EPE系列甲磺酸高速镀锡添加剂的研究

发布时间：2020-03-31 03:44

【摘要】：镀锡可以分成碱性镀锡和酸性镀锡两种类型,其中甲基磺酸体系电镀锡具有无毒、孔隙率低、耐腐蚀、镀层细致平整等优点,因此,甲基磺酸镀锡作为其他镀锡方法的替代得到了发展,高速带钢镀亚光锡是甲磺酸电镀锡的典型应用,目前研究主要针对于添加剂的开发,高速镀锡添加剂为国外垄断,常用的添加剂类型包括:聚乙二醇、聚丙二醇等醇醚、聚氧乙烯醚聚醚类和聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚醚(PEO-PPO-PEO,EPE)。本文试图开发具有自主知识产权的添加剂,得到耐蚀性好的高速带钢锡镀层,为其国产化提供数据支持和指导。本文主要对甲磺酸电镀锡体系的添加剂进行优选,并对其沉积工艺进行研究,通过电化学工作站,静态赫尔槽,高速赫尔槽,SEM,XRD等方法,确定高速电镀锡的添加剂及工艺参数,并考察镀液的镀液和镀层性能。通过研究甲磺酸(Methanesulfonic Acid,MSA)和甲磺酸亚锡对镀锡液性能的影响,确定了甲磺酸镀锡液的基础配方为15g/LSn2+浓度,45m L/LMSA。通过空气加速氧化实验得1g/L~15g/L浓度的对苯二酚使镀液稳定性良好。通过浊点测试、表面张力测试、赫尔槽实验、电化学测试和SEM方法分析筛选甲磺酸体系镀锡添加剂为EPE-1、EPE-2、EPE-7。研究添加剂浓度及复配添加剂对电镀锡的影响,得到EPE-1、EPE-2、EPE-7浓度分别为1g/L、0.5g/L、0.5g/L,及0.5g/LEPE-1和1g/LEPE-2复配时镀锡层良好,复配添加剂工艺为电流密度0.5A/dm2~3A/dm2,温度40℃~60℃。对比复配与市售添加剂对镀液和镀层性能的影响,在4A/dm2电流密度下加入复配添加剂镀锡液的电流效率约为77%,而市售添加剂镀液的电流效率只有50%。电化学测试等实验表明复配添加剂镀锡层耐蚀性优于市售添加剂。通过高速赫尔槽和SEM、XRD实验对静态实验中筛选出的EPE-1、EPE-2、EPE-7添加剂再次优选,以适用于MSA高速镀锡。研究发现,高速镀流速达到使镀液呈湍流状态时可明显提高电镀时所允许的阴极电流密度。通过高速赫尔槽和SEM方法研究流速、温度和电流密度对电镀锡的影响,确定高速镀锡添加剂配方及工艺,并分别研究各添加剂与市售添加剂相比对镀层性能的影响,最终优选出EPE系列MSA高速镀锡添加剂配方为:0.5g/L EPE-2,电镀工艺为温度20℃~60℃,镀速146cm/s,电流密度10A/dm2~40A/dm2;此外,添加0.5g/L EPE-1、1g/L EPE-2、1g/L TP-G7复配添加剂的镀液可得耐蚀性最佳的镀锡板,在高速电镀锡镀液中也具有较好的应用。
【图文】：

甲基磺酸盐,高速带,镀锡,生产线

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文的主要成分包括二价锡、苯酚磺酸（PSA）、萘酚聚氧乙烯醚（α-ENSA）等，其中的二价锡由硫酸对二价锡离子和硫酸根离子都有严格的浓度要求2~50A/dm2，温度 30℃~40℃。具有酚的结构，具有抗氧化性，可以减缓二价锡的锡泥，镀液比硫酸根体系稳定。近年来，已开发，这使得废水的处理更加容易[19]。盐电镀锡工艺酸的合成工艺和对添加剂研究的发展，直到 20 世开始应用于电镀工业。与上述几种镀锡工艺相比势[20]，它的腐蚀性小、废水处理容易、能在高电光亮和光亮镀锡。甲基磺酸能与各种金属形成盐磺酸盐都不会出现明显水解。因此，甲基磺酸镀了很大发展，目前它的应用最为广泛。

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可分为电镀表面前处理、水洗、镀锡、水洗、软熔、热水洗、钝化和涂防锈油等工艺段，图1-2 为卷对卷式高速带钢镀锡流程图。其中电镀件表面前处理目的是将电镀件表面的一些有机油质或氧化膜去除，露出高表面能的清洁表面，为电镀工序做准备。其一般包括碱洗和酸洗两道工序，目前工厂和实验室大都采用的碱洗液为 NaOH、碱性磷酸盐和硅酸盐以及表面活性剂复配的复合溶液，可有效除去电镀件表面的油污[57]；酸洗液基本上采用 70g/L 硫酸溶液，进行电化学酸洗。实际生产中为了提高镀速，必须在保证高电流效率的前提下，尽量提高阴极的工作电流密度。而且，在普通甲磺酸镀锡液中，，电流密度增加，容易导致严重析氢，从而镀液的电流效率下降，普通电镀通常具有较低的阴极极限电流密度，从而限制了电镀的镀速。高速电镀可有效解决这一问题。关于高速镀锡体系的研究主要在于寻找合适的添加剂，使镀液稳定、低泡、高镀速、高电流密度和缩短电镀时间。日本 LeaRonal 公司的 Toben 发明了一种烷基磺酸高速镀锡、铅和锡铅的新工艺（EP319997）[60]，该工艺所得的镀层是淡灰
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ153.13

【参考文献】