第五章 防护性镀层(3)电镀锡

第五章 防护性镀层－Ⅲ
电镀锡
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一、概述
性质
Sn
镀锡
银白色金属，E0= -0.138V，化学 稳定性高，在大气中耐氧化不易变 色，与硫化物不起反应，几乎不与 硫酸、盐酸、硝酸及一些有机酸的 稀溶液反应，即使在浓盐酸和浓硫 酸中也需加热才能缓慢反应。
锡具有抗腐蚀、 耐变色、无毒、 易钎焊、柔软、 熔点低和延展性 好等优点。
某些条件下，锡会产生 针状单晶“晶须”，造 成电路短路；低温环境 中，锡容易发生“锡 疫”，转变为粉末状灰 锡。在锡中共沉积铅、 铋、锑等可预防。
锡镀层对钢铁来说通常是 阴极性镀层。但在密封条 件下，在某些有机酸介质 中，锡的电势比铁负，成 为阳极性镀层，具有电化 学保护作用。
锡合金
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镀锡层应用
无孔锡镀层的主要 用途是作为钢板的 防护镀层。 在电子工业中，利用锡熔 点低，具有良好的可焊接 性、导电性和不易变色， 常以镀锡代镀银，广泛应 用于电子元器, 连接件、 引线和印制电路板的表面 防护。
铜导线镀锡提高 可焊性。
锡离子及其化合物对 人体无毒，广泛用于 食品加工和储运容器 的表面防护。
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镀锡溶液分类 １)．碱性 ①以锡酸盐为主盐的碱性镀液成分简单，有自除油能力、 镀液分散能力好； ②镀层结晶细致、孔隙少、易钎焊； ③电流效率低，需加热，镀液中锡以四价形式存在，电化当量低， 能耗大，镀层沉积速度比酸性镀液慢，且一般为无光亮镀层。 ２)．酸性 ①以亚锡盐为主盐的酸性镀液可镀取光亮镀层、镀层平整光滑、 电流效率接近100％、沉积速度快、可在常温下操作、节能； ②分散能力不如碱性镀液，镀层孔隙率较大。
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酸性镀锡液
硫酸盐镀液目前应用 最广泛，其镀层质量 良好、沉积速度快、 电流效率高、镀液的 分散能力较好、原料 易得、成本低。
有机磺酸盐镀液也是一 种高速镀锡溶液，镀液 稳定性好、对环境无氟 化物污染，是近年来酸 性镀锡领域研究的热点 之一。 氯化物-氟化物镀液 为一种高速镀锡溶 液，由于氯离子对设 备的腐蚀及氟离子对 环境的污染问题，应 用受限。
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氟硼酸盐镀液沉积速度 快，镀液分散能力较 好，镀层光亮，可焊性 好 ， 但 成 本 较 高 ， BF4 －对环境有污染，应用 受限。

二、硫酸盐镀锡
1、镀液成分及操作条件
硫酸盐镀锡液主要成分为硫酸亚锡及硫酸，因采 用的添加剂不同可形成各种配方，下表列出了国内部 分硫酸盐无光亮镀锡(暗锡)和光亮镀锡的配方及操作条 件。
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表
成分及操作条件 硫酸亚锡 Sn /g·L-1 硫酸H2SO4 /mL·L-1 β-萘酚 / g·L-1 明胶 / g·L-1 酚磺酸 / mL·L-1 40％甲醛HCHO / mL·L-1 OP-21/ mL·L-1 组合光亮剂/mL·L-1
硫酸盐无光亮镀锡和光亮镀锡工艺规范
无光亮镀锡 1 40～55 60～80 0.3～ 1.0 1～3 2 60～ 100 40～70 0.5～ 1.5 1～3 60～80 4.0～ 8.0 6.0～10 4.0～20 3.0～ 5.0 3 45～60 80～ 120 4 40～70 140～ 170 光亮镀锡 5 50～60 75～90 6 35～40 70～90
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SS-820/ mL·L-1 SS-821mL·L-1 SNU-2AC光亮剂/mL·L-1 SNU-2BC稳定剂/ mL·L1
15～30 0.5～1 15～20 20～30 18～20 20～22 15～30 0.3～ 0.8 20～30 1～4 阴极移动 10～20 0.3～0.8 阴极移动 10～30 1～4 阴极移动 5～45 1～4 阴极移动 8～40 1～4 阴极移动
BH911光亮剂/ mL·L-1 HBV3稳定剂/ mL·L-1 温度/℃ 阴极电流密度/A·dm-2 搅拌方式
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2、镀液中各组分的作用及影响
硫酸亚锡
主盐
硫酸 抑制锡盐水解和亚锡离子氧化、提高溶液导电性和 阳极电流效率。 SnSO4 + 2H2O→Sn(OH) 2↓+ H2SO4 2SnSO4 +O2 + 6H2O → 2Sn(OH)4↓+ 2H2SO4 通常把 Sn2+/H2SO4 控制在1：5左右。同时要注意 保持较低的温度。 稳定剂 镀液不稳定、易浑浊是硫酸盐镀锡的主要缺点。若 不加稳定剂，镀液在使用或放置过程中，颜色逐渐变 黄，最终发生浑浊、沉淀。镀层光泽性差、光亮区窄、 可焊性下降。
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主光亮剂： 增大阴极极化，使镀层结晶细致、 光亮。主要是含有不饱和烯基的羰基化合物。 如：苯甲醛、苯甲酰丙酮等。 辅助光亮剂：和主光亮剂配合使用，增大阴 极极化和极化度。主要有脂肪醛和不饱和羰 基化合物，如甲醛、乙二醛、丙烯酸等。 载体光亮剂（增溶剂）：对主光亮剂和辅助 光亮剂具有助溶作用，使其均匀分散在电解 液中。主要有聚乙二醇、OP等。
组合光亮剂 其它添加剂
萘酚：提高阴极极化、细化晶粒、减少镀层孔隙。 明胶：提高阴极极化和镀液分散能力、细化晶粒。 与β-萘酚配合时有协同效应，使镀层光滑细致。
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21防止产生Sn 2+的措施：

a 、阳极带电入槽，并始终保持阴、阳极面积比，电镀过程中不能断电。因为，不通电或阳极电流密度小时阳极以Sn 2+形态溶解。生产时，先把零件挂在阴极导电棒上(必须注意不能先挂阳极)，再按阴、阳极面积比立即挂入阳极；零件出槽时，取出一挂应立即补充另一挂，交替进行，以便不降低电流密度，不断电；最后一槽零件出槽时，应先取出锡阳极。

b 、阳极与导电棒一定要接触良好。·

c 、阳极出现黑色时应立即取出，用盐酸浸蚀后刷净黑膜再使用。镀液补充水时，为防止锡酸盐水解，应加碱性水。