CN115029742B - 一种用于psa电镀锡不溶性阳极体系的电镀添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电镀领域，尤其涉及一种用于PSA电镀锡不溶性阳极体系的电镀添加剂。本发明所设计的一种用于PSA电镀锡不溶性阳极体系的电镀添加剂，其特征在于，包括2,2’‑联吡啶、丙炔醇、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐、2‑乙基已基硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠。本发明能够提高锡镀层的致密及均一性、降低孔隙率进而在降低镀锡量的前提下降低锡镀层的铁溶出值。

Description

一种用于PSA电镀锡不溶性阳极体系的电镀添加剂
技术领域
本发明涉及电镀领域，尤其涉及一种用于PSA电镀锡不溶性阳极体系的电镀添加剂。
背景技术
电镀锡板一般带有涂油层、钝化层、氧化锡层、纯锡镀层和铁- 锡合金层(FeSn2)等，美观无毒，具有优异的耐稀酸、碱、盐和有机物质腐蚀性能，以及优良的焊接性、冲压性和合适的强度，且容易涂布和印刷。因此，电镀锡板广泛应用到各种形态物品如食品、饮料、化工、油漆、喷雾剂的包装和各种器皿的制造。
世界上各大型钢铁公司对影响镀锡板电镀和镀层性能的各种因素进行了广泛而深入的研究，其中电镀液的成分的研究最为广泛，目前高速电镀锡生产线一般采用弗洛斯坦(Ferrostan)硫酸亚锡法，电镀液一般采用PSA电镀锡不溶性阳极体系，主要由硫酸亚锡、PSA(苯酚磺酸)、EN-10(α-萘酚聚氧乙烯醚，乙氧基平均聚合度NEO＝10)和 ENSA(α-萘酚磺酸聚氧乙烯醚，乙氧基平均聚合度NEO＝6，其中含有 40％左右未磺化的EN-6)组成。
目前，各大型钢铁公司为了降低生产成本，在高速电镀锡生产线中适当降低了镀锡量，但是降低镀锡量会增大铁溶出值而导致点蚀。因此，在降低镀锡量的前提下如何降低铁溶出值是目前亟待解决的问题。
如申请号为“202010702678X”的中国发明专利申请文件公开了一种用于PSA电镀锡不溶性阳极体系的光亮剂及应用，包括主光剂、分散剂、抗氧化剂以及络合剂，所述主光剂包括咪唑琳和3-烷基-4- 氨基-5-疏基-1,2,4-均三唑，分散剂包括聚乙二醇和烷酰胺聚氧乙烯醚，能使镀液稳定，电镀时无强烈刺激性气味，且能够允许高电流密度镀锡，适用于板材、带材、线材的连续快速镀锡；PSA电镀锡不溶性阳极体系电镀液中加入3％～5％的光亮剂电镀时，镀层晶粒均匀细化，镀层光亮，且电镀液中锡离子不易被氧化，镀层耐腐蚀性优良。但是该光亮剂主要针对镀层的光亮度，对于镀层的致密性并没有显著的提升。
发明内容
为了克服以上问题，本发明的目的是提供一种用于PSA电镀锡不溶性阳极体系的电镀添加剂，能够提高锡镀层的致密及均一性、降低孔隙率进而在降低镀锡量的前提下降低锡镀层的铁溶出值。
为实现上述目的，本发明所设计的一种用于PSA电镀锡不溶性阳极体系的电镀添加剂，其特征在于，包括2,2’-联吡啶、丙炔醇、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐、2-乙基已基硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠。
作为优选方案，按重量百分比计，包括2,2’-联吡啶10～20％、丙炔醇10～30％、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐20～30％、2-乙基已基硫酸酯钠10～20％、十二烷基硫酸钠10～20％、乙二胺四乙酸二钠5～10％、酒石酸钾钠5～10％。
作为优选方案，按重量百分比计，包括2,2’-联吡啶10～15％、丙炔醇10～20％、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐20～25％、2-乙基已基硫酸酯钠15～20％、十二烷基硫酸钠10～20％、乙二胺四乙酸二钠7～10％、酒石酸钾钠8～10％。
一种PSA电镀锡不溶性阳极体系电镀液，其特征在于，包括电镀添加剂0.3％～0.7％、硫酸亚锡2.0％～3.5％，苯酚磺酸1.0％～2.5％，α- 萘酚聚氧乙烯醚0.2％～0.8％，α-萘酚磺酸聚氧乙烯醚0.1％～0.5％；所述电镀添加剂包括2,2’-联吡啶、丙炔醇、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐、2-乙基已基硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠。
作为优选方案，所述电镀添加剂包括2,2’-联吡啶10～20％、丙炔醇10～30％、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐20～30％、2-乙基已基硫酸酯钠10～20％、十二烷基硫酸钠10～20％、乙二胺四乙酸二钠5～10％、酒石酸钾钠5～10％。
作为优选方案，所述电镀添加剂包括2,2’-联吡啶10～15％、丙炔醇10～20％、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐20～25％、2-乙基已基硫酸酯钠15～20％、十二烷基硫酸钠10～20％、乙二胺四乙酸二钠7～10％、酒石酸钾钠8～10％。
一种采用PSA电镀锡不溶性阳极体系电镀液进行镀锡板电镀的方法，其特征在于，所述PSA电镀锡不溶性阳极体系电镀液的温度为 45℃、电流密度为2mA/cm2。
作为优选方案，所述镀锡板电镀的基材为板材、带材和线材。
作为优选方案，所述镀锡板电镀的镀层的铁溶出值为173～189 mg/m2。
本发明的优点在于：与传统用于PSA电镀锡不溶性阳极体系的电镀添加剂相比，本发明具有以下优点：
(1)2,2’-联吡啶、丙炔醇、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐作为表面活性剂，改变了镀液的性质，使镀液稳定，具有光亮和整平作用，使得凸处受阻，凹处没有明显的影响，降低沉积速度，抑制结晶生长，得到光亮平整的镀层，降低了孔隙率。
2-乙基已基硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠作为润湿剂。2-乙基已基硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠吸附在阴极表面起到润湿效果，同时抑制氢气的析出，降低了孔隙率。
乙二胺四乙酸二钠与酒石酸钾钠作为络合剂，改变锡电沉积过程，主要抑制镀液中的杂质二价铁离子，也可防止其他杂质离子对镀层性能的影响，提高镀层质量。
(2)2,2’-联吡啶10～20％、丙炔醇10～30％、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐20～30％、2-乙基已基硫酸酯钠10～20％、十二烷基硫酸钠 10～20％、乙二胺四乙酸二钠5～10％、酒石酸钾钠5～10％。2,2’-联吡啶、丙炔醇、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐、2-乙基已基硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠覆盖在基板表面，防止Fe的溶解与其他反应，2,2’- 联吡啶、丙炔醇、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐为有机物，2-乙基已基硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠为无机物，2,2’-联吡啶、丙炔醇、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐含量和(有机物为主)大于2-乙基已基硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠含量和(无机物补充，减少有机物覆盖的孔洞)。少量乙二胺四乙酸二钠和酒石酸钾钠抑制镀液中的杂质二价铁离子和其他杂质离子。
(3)与申请号为“202010702678X”的中国发明专利申请文件“一种用于PSA电镀锡不溶性阳极体系的光亮剂”相比，“一种用于PSA 电镀锡不溶性阳极体系的光亮剂”的咪唑琳、3-烷基-4-氨基-5-疏基 -1,2,4-均三唑作用为改变电镀液的性质、控制电沉积过程，聚乙二醇、烷酰胺聚氧乙烯醚作用为使光亮剂在镀液中分散均匀，既可以提高光亮剂的溶解性，也能提高电镀液的稳定性，本发明的2,2’-联吡啶、丙炔醇、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐、2-乙基已基硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠覆盖在基板表面，防止Fe的溶解与其他反应，减少电镀纯锡层中的Fe及其他含Fe物质，在后续软熔工艺之后，降低锡层中 Fe及其他含Fe物质含量，相应的孔隙率减少、铁溶出值降低。
具体实施方式
为更好地理解本发明，以下将结合具体实例对发明进行详细的说明。
以下用于PSA电镀锡不溶性阳极体系的电镀添加剂简称电镀添加剂，实施例中不再赘述。
为避免重复，将本具体实施方式所涉及的制备方法做统一描述，具体实施例1～6和对比例1～2的成分组成见表1和表2。
实施例1～6和对比例1～2
(1)配制电镀添加剂：
按重量百分比2,2’-联吡啶10～20％，丙炔醇20～30％，十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐20～30％，2-乙基已基硫酸酯钠10～20％，十二烷基硫酸钠10～20％，乙二胺四乙酸二钠5～10％，酒石酸钾钠5～10％，均匀混合，即得电镀添加剂。
(2)配制电镀液
电镀添加剂0.3％～0.7％，硫酸亚锡2.0％～3.5％，苯酚磺酸 1.0％～2.5％，α-萘酚聚氧乙烯醚0.2％～0.8％，α-萘酚磺酸聚氧乙烯醚 0.1％～0.5％。
表1电镀添加剂的配方表
表2电镀液的配方表
对比例3
(1)配制电镀添加剂：
咪唑琳10％、3-烷基-4-氨基-5-疏基-1,2,4-均三唑20％、聚乙二醇25％、烷酰胺聚氧乙烯醚35％、对二叔丁基焦儿茶酚2％、三乙四胺六乙酸8％。
(2)配制电镀液
电镀添加剂3％、硫酸亚锡3.0％，苯酚磺酸2.0％，α-萘酚聚氧乙烯醚0.5％，α-萘酚磺酸聚氧乙烯醚0.3％。
表3镀层性能
与现有的电镀添加剂相比，本发明的实施例1～6具有的优点有：
(1)本发明的电镀添加剂无强烈的刺激性气味。
(2)本发明的电镀添加剂能使电镀液稳定。
(3)本发明的电镀添加剂允许高电流密度镀锡，适用于板材、带材、线材的连续快速镀锡。
(4)本发明的电镀添加剂能提高锡镀层的致密及均一性、降低孔隙率进而在降低镀锡量的前提下降低锡镀层的铁溶出值。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种用于PSA电镀锡不溶性阳极体系的电镀添加剂，其特征在于，包括2,2’-联吡啶、丙炔醇、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐、2-乙基已基硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠；
按重量百分比计，包括2,2’-联吡啶10～15％、丙炔醇10～20％、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐20～25％、2-乙基已基硫酸酯钠15～20％、十二烷基硫酸钠10～20％、乙二胺四乙酸二钠7～10％、酒石酸钾钠8～10％。
2.一种PSA电镀锡不溶性阳极体系电镀液，其特征在于，包括电镀添加剂0.3％～0.7％、硫酸亚锡2.0％～3.5％，苯酚磺酸1.0％～2.5％，α-萘酚聚氧乙烯醚0.2％～0.8％，α-萘酚磺酸聚氧乙烯醚0.1％～0.5％；所述电镀添加剂包括2,2’-联吡啶、丙炔醇、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐、2-乙基已基硫酸酯钠、十二烷基硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠；
所述电镀添加剂按重量百分比计，包括2,2’-联吡啶10～15％、丙炔醇10～20％、十七烯基胺乙基咪唑琳季铵盐20～25％、2-乙基已基硫酸酯钠15～20％、十二烷基硫酸钠10～20％、乙二胺四乙酸二钠7～10％、酒石酸钾钠8～10％。
3.一种采用如权利要求2所述PSA电镀锡不溶性阳极体系电镀液进行镀锡板电镀的方法，其特征在于，所述PSA电镀锡不溶性阳极体系电镀液的温度为45℃、电流密度为2mA/cm2；
所述镀锡板电镀的基材为板材、带材或线材；
所述镀锡板电镀的镀层的铁溶出值为173～189mg/m2。
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