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锡电镀原理、应用与分类综述

作者:幸运28 日期:2019-04-20 03:36 人气:

  摘要:电镀锡材料以熔点低、无毐以及良好的耐腐蚀性和延展性等优点被广泛应用与包装、电子、五金等行业,从锡电镀原理开始,概述锡的应用与分类。

  锡是一种银白色的金属,原子量为118.7,密度为7.38g/cm3,熔点为232°C,二价锡的电化当量为2.12g/A·h,四价锡的电化当量为1.107g/A·h。锡在常温下对许多气体和弱酸或弱碱的耐腐蚀能力较强。在高温下(温度高于150°C时),锡能与空气作用生成Sn0和Sn02,锡迅速氧化挥发。锡与稀的尤机酸作用缓慢,而与许多有机酸不起作用,加之其具有熔点低、能与许多金属形成合金、无毒、耐腐蚀、延展性良好以及外观漂亮等优势,广泛应用于马口铁、合金制造、印刷电路板、五金等行业。

  电镀是指通过电化学方法在固体表面沉积一薄层金属或合金过程。在进行电镀时,将被镀件与直流电源的负极相连,欲镀覆的金属板与正极相连,当直流电通过两电极及两极间含金属离子的电解液时,电镀液中的阴、阳离子由于受到电场作用,发生有规则的移动,阴离了移向阳极,阳离广移向阴极,这种现象叫“电迁移”。此时,阳极极板氧化成金属离广,并以浓差扩散的方式迁移至阴极,在阴极还原沉积成镀层。

  一般认为电镀锡过程分为4个步骤:①含锡离子(酸性电镀时为锡阳离子、碱性电镀时为锡酸根阴离子〉在电场力和浓差极化的作用力下,向电极表面扩散;②含锡离子脱去表面的配离子,在电场力的作用下㈦电极表面的双电层内进行迁移:③含锡离子在电极表面接受电子,形成吸附原子;④吸附原子向晶格内嵌入(形成镀层)。在这四个的反应过程中,最慢步骤的速度为总反应的控制速度,即电镀过程中的沉积速度。含锡离子在经历①~③阶段放电后,在电极表面形成吸附原这些吸附原子通过衷面扩散到达晶体生长线上,再沿生长线到生长点匕冏定并进入晶格。

  根据电镀锡材料的特性,锡电镀主要应用于包装行业、电子行业、制造合金、以及五金电器等。包装行业应用最多的为马口铁,马口铁是两面都镀上一层很薄(0.0025~0.0003毫米)的锡的薄钢板或钢带。马口铁所用的钢材主要为低碳软钢,厚度为0.15~0.49毫米。因前电镀法生产的约占98%以上。马口铁其优良的可焊性,在电子行业有着较为广泛的应用,目前常见的有电脑、手机以及各种家电等;以其良好的可加工性、无毒以及美观性,在包装和五金电器行业也有较好的应用,在包装行业中,主要使用的是食品和饮料的包装,其锡用量占世界锡消费量的30%左右;以其易于形成合金的特性,在制造合金中也有着广阔的用途,制造合金主要产品有锡铅焊料、锡青铜、轴承合金和其他合金,锡铅焊料以其良好的焊性,在日益发展壮大的电子工业中的应用前景十分被看好,锡青铜则足种古老的产品,在青铜时代就开始用于制造工具、武器和工艺品,3前锡消费量6%的锡用于配制锡青铜。以其表面滞留润滑油膜的性质和良好的耐腐性能的特性,成为制造轴承的理想材料,含锡的轴承合金主要钉、铝锡合金、巴氏合金和锡青铜。

  1、稳定性高。锡表面有一层致密的氧化物薄膜,故在常温下的耐腐性较好,能在普通和受工业污染的腐蚀性环境中仍能保持良好的外观;

  3、锡导电性和可焊性好。在强电部门以其良好的导电性可以锡代替银作导电镀层,从而达到降低成本的作用;在弱电部门以其良好的可焊性在电子元件器件的引线、印刷电路板也用镀锡;铜导线上镀锡除提供可焊性外,还以其良好的稳定性,在绝缘材料中有着隔离硫的作用;其良好的展性,在轴承金属镀锡可起密合和减磨的作用;在汽车活塞环镀锡和气“壁镀锡可防止滞死和拉伤;

  但是,锡从-13°C起结晶开始变异,到-30°C足完全转变为-种非品形的同素异构体锡或灰锡),俗称“锡瘟”,存资料报道,某国在南极考察时,所使用的锡包装盒全部发生“锡瘟”,给当时考察队带来了-定不便,但是在正常温度下,“锡瘟”发生的儿率是比较低的,仵特殊条竹下,如低温很低的情况,也可使锡与少景的锑或铋共沉积,即可何效抑制这种变异。同时,锡同锌、镉镀层样,在高温、潮湿和密闭条件下能松成“晶须”,其生长机理因前并不是很清楚,一般解释为:①镀层存在内应力所致;②镀层与基体应力所致;③镀层杂质元素所致等。由于“晶须”的存在,小型化的电子元件存在短路的危险,工业应用常通过儿沉积铅锡合金来抑制“晶须”的生咬,但是随着国家对铅的使用限制日益严格,纯锡镀层、锡铋合金镀层以及锡银合金镀层等可焊性替代锡铅镀^的研究也日益增加。

  以使用主盐区分。以电镀所使用的主盐不同,可将锡电镀分为碱性镀锡和酸性镀锡。酸性镀锡的主盐奋:硫酸盐镀锡、氟硅酸、高氣酸、氟硼酸、氯化物、甲基磺酸盐、氨基磺酸盐等,而碱性镀锡的主盐中要为锡酸钾和锡酸钠两种。



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