电镀锡工艺学
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概述
锡(Sn)是银白色金属，相对原子质量118.7，密度7.3g/cm3，
熔点232℃，维氏硬度HV 12，电导率9.09MS/m， 25 ℃时Sn2+
／Sn的标准电势为－0.138V。 锡的化学稳定性高，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。
3
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。铜导线镀锡除提
高可焊性外，还可隔绝绝缘材料中硫的作用。
锡镀层还有其它多种用途，如将锡镀层在232℃以上的 热油中重熔处理后，可获得光亮的花纹锡层(冰花镀锡层)， 常作为日用晶的装饰镀层。 在某些条件下，锡会产生针状单晶“晶须”，会造成电路短 路，另外，在低温环境中，锡容易发生“锡疫”，转变为粉末
1
25 ℃时Sn2+／Sn的标准电势为－0.138V,在电化序中比铁正，
故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。
总的来说，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，所以，电镀锡的应用非 常广泛。
2
因此，基于优良的延展性、抗蚀性，无孔锡镀层的主 要用途是作为钢板的防护镀层。 金属锡柔软，富有延展性， 故轴承镀锡可起密合和减摩作用；汽车活塞环和气缸壁镀 锡可防止滞死和拉伤。
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。同时由于锡离子 及其化合物对人体无毒，锡镀层广泛用于食品加工和储运 容器的表面防护。
SS-821mL· L-1
SNU-2AC光亮剂/mL· L-1 SNU-2BC稳定剂/ mL· L-1
0.5～1
15～20 20～30
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 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
本节将主要以硫酸盐镀锡为例介绍酸性镀锡的镀液各 成分作用及工艺特点。
7
1.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8-1 硫酸盐无光亮镀锡和光亮镀锡工艺规范 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 SS-820/ mL· L-1 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 15～30 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
状的灰锡。在锡中共沉积铅、铋、锑等可以防止以上事情发生。
4
由于电镀锡层薄而均匀，能大大节约世界紧缺的锡资源， 因而电镀锡得到迅速发展。据统计，目前电镀锡钢板占镀 锡钢板总产量的90％以上。
镀锡溶液有碱性及酸性两种类型。
碱性镀液成分简单并有自除油能力、镀液分散能力好、 镀层结晶细致、孔隙少、易钎焊，但是需要加热、能耗大、 电流效率低，镀液中锡以四价形式存在、电化当量低，镀 层沉积速度比酸性镀液至少慢一倍，且一般为无光亮镀层。 以亚锡盐为主盐的酸性镀液具有平整光滑、可镀取光 亮镀层、电流效率接近100％、沉积速度快、可在常温下操 作、节能等优点，其缺点是分散能力不如碱性镀液，镀层 孔隙率较大。
以硫酸亚锡为主的硫酸盐镀液在目前应用最为广泛，其 镀层质量良好、沉积速度快、电流效率高、镀液的分 散能力 好、原料易得、成本低。
6
氟硼酸盐镀液可采用高的阴极电流密度，沉积速度快， 耗电少，镀液分散能力好，镀层细密光亮，可焊性好，常 用于钢板、带及线材的连续快速电镀，但成本较高，特别 是存在BF4－对环境的污染，所以应用受到限制。 有机磺酸盐镀液也是一种高速镀锡溶液，最大优点是 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，连续生产 线的生产效率可达 400m/min~600m/min ， 20 年前在国外主 要用于带材的高速电镀。由于氯离子对设备的腐蚀及氟离 子对环境的污染问题，未能得到广泛应用。
18～20
20～22 8～40 1～ 9 4 阴极移动
镀前处理：酸性硫酸盐镀锡镀层的质量与镀前
处理有很大的关系。镀前处理要彻底，除油液中最
好不含硅酸钠。酸洗时不用盐酸和硝酸，可用1：5 的硫酸溶液。对于黄铜零件，应预镀一层镍或紫铜
பைடு நூலகம்
打底，对于挂件，不一定要打底，但镀件入槽需要
用冲击电流，以免加工的铜零件发生局部的化学腐 蚀。
5
我国20世纪80年代以前几乎都采用高温碱性镀锡工艺。 20世纪80年代以来，随着光亮剂的不断开发，使酸性光亮镀 锡获得迅速发展。因其适用范围很宽，既可用于电子工业和 食品工业制品的镀锡，也适合其它工业用的板材、带材、线 材的连续快速电镀，故其产量远大于碱性镀锡，已趋于主导 地位。
酸性镀锡
目前工业上应用的酸性镀锡液主要有硫酸盐镀液、氟硼 酸盐镀液、氯化物—氟化物镀液、磺酸盐镀液等几种类型。
10
镀液的一般配制方法是：先边搅拌边将硫酸和酚磺酸
缓缓倒入去离子水或蒸馏水中，水的体积大约为欲配制镀 液体积的1/2～2/3，此过程是放热反应。然后在搅拌下缓 慢加入硫酸亚锡，待其完全溶解后，对溶液进行过滤。最 后加入各种添加剂，加水至规定体积。其中，β-萘酚要用 5～10倍乙醇或正丁醇溶解，明胶要先用适量温水浸泡使 其溶胀，再加热溶解，将两者混合后，在搅拌下加入镀液
锡(Sn)是银白色金属，相对原子质量118.7，密度7.3g/cm3，
熔点232℃，维氏硬度HV 12，电导率9.09MS/m， 25 ℃时Sn2+
／Sn的标准电势为－0.138V。 锡的化学稳定性高，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。
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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。铜导线镀锡除提
高可焊性外，还可隔绝绝缘材料中硫的作用。
锡镀层还有其它多种用途，如将锡镀层在232℃以上的 热油中重熔处理后，可获得光亮的花纹锡层(冰花镀锡层)， 常作为日用晶的装饰镀层。 在某些条件下，锡会产生针状单晶“晶须”，会造成电路短 路，另外，在低温环境中，锡容易发生“锡疫”，转变为粉末
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25 ℃时Sn2+／Sn的标准电势为－0.138V,在电化序中比铁正，
故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。
总的来说，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，所以，电镀锡的应用非 常广泛。
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因此，基于优良的延展性、抗蚀性，无孔锡镀层的主 要用途是作为钢板的防护镀层。 金属锡柔软，富有延展性， 故轴承镀锡可起密合和减摩作用；汽车活塞环和气缸壁镀 锡可防止滞死和拉伤。
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。同时由于锡离子 及其化合物对人体无毒，锡镀层广泛用于食品加工和储运 容器的表面防护。
SS-821mL· L-1
SNU-2AC光亮剂/mL· L-1 SNU-2BC稳定剂/ mL· L-1
0.5～1
15～20 20～30
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 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
本节将主要以硫酸盐镀锡为例介绍酸性镀锡的镀液各 成分作用及工艺特点。
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1.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8-1 硫酸盐无光亮镀锡和光亮镀锡工艺规范 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 SS-820/ mL· L-1 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 15～30 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
状的灰锡。在锡中共沉积铅、铋、锑等可以防止以上事情发生。
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由于电镀锡层薄而均匀，能大大节约世界紧缺的锡资源， 因而电镀锡得到迅速发展。据统计，目前电镀锡钢板占镀 锡钢板总产量的90％以上。
镀锡溶液有碱性及酸性两种类型。
碱性镀液成分简单并有自除油能力、镀液分散能力好、 镀层结晶细致、孔隙少、易钎焊，但是需要加热、能耗大、 电流效率低，镀液中锡以四价形式存在、电化当量低，镀 层沉积速度比酸性镀液至少慢一倍，且一般为无光亮镀层。 以亚锡盐为主盐的酸性镀液具有平整光滑、可镀取光 亮镀层、电流效率接近100％、沉积速度快、可在常温下操 作、节能等优点，其缺点是分散能力不如碱性镀液，镀层 孔隙率较大。
以硫酸亚锡为主的硫酸盐镀液在目前应用最为广泛，其 镀层质量良好、沉积速度快、电流效率高、镀液的分 散能力 好、原料易得、成本低。
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氟硼酸盐镀液可采用高的阴极电流密度，沉积速度快， 耗电少，镀液分散能力好，镀层细密光亮，可焊性好，常 用于钢板、带及线材的连续快速电镀，但成本较高，特别 是存在BF4－对环境的污染，所以应用受到限制。 有机磺酸盐镀液也是一种高速镀锡溶液，最大优点是 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，连续生产 线的生产效率可达 400m/min~600m/min ， 20 年前在国外主 要用于带材的高速电镀。由于氯离子对设备的腐蚀及氟离 子对环境的污染问题，未能得到广泛应用。
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20～22 8～40 1～ 9 4 阴极移动
镀前处理：酸性硫酸盐镀锡镀层的质量与镀前
处理有很大的关系。镀前处理要彻底，除油液中最
好不含硅酸钠。酸洗时不用盐酸和硝酸，可用1：5 的硫酸溶液。对于黄铜零件，应预镀一层镍或紫铜
பைடு நூலகம்
打底，对于挂件，不一定要打底，但镀件入槽需要
用冲击电流，以免加工的铜零件发生局部的化学腐 蚀。
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我国20世纪80年代以前几乎都采用高温碱性镀锡工艺。 20世纪80年代以来，随着光亮剂的不断开发，使酸性光亮镀 锡获得迅速发展。因其适用范围很宽，既可用于电子工业和 食品工业制品的镀锡，也适合其它工业用的板材、带材、线 材的连续快速电镀，故其产量远大于碱性镀锡，已趋于主导 地位。
酸性镀锡
目前工业上应用的酸性镀锡液主要有硫酸盐镀液、氟硼 酸盐镀液、氯化物—氟化物镀液、磺酸盐镀液等几种类型。
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镀液的一般配制方法是：先边搅拌边将硫酸和酚磺酸
缓缓倒入去离子水或蒸馏水中，水的体积大约为欲配制镀 液体积的1/2～2/3，此过程是放热反应。然后在搅拌下缓 慢加入硫酸亚锡，待其完全溶解后，对溶液进行过滤。最 后加入各种添加剂，加水至规定体积。其中，β-萘酚要用 5～10倍乙醇或正丁醇溶解，明胶要先用适量温水浸泡使 其溶胀，再加热溶解，将两者混合后，在搅拌下加入镀液