钢带MSA电镀锡工艺优化及杂质控制技术研究

发布时间：2017-10-31 06:10

  本文关键词：钢带MSA电镀锡工艺优化及杂质控制技术研究

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【摘要】：锡具有延展性好、耐腐蚀性强、熔点低、金属光泽持久等特点,被广泛应用到海陆空,电子设备以及食品包装等领域。因此,得到质量合格的镀锡层和维护电镀锡液的性能是研究者十分关心的问题,最优工艺参数的确定和减少杂质对镀层的影响成为亟待解决的问题。本文采用的是钢带甲基磺酸(MSA)电镀锡工艺,研究了不同因素对电镀锡液性能的影响,又通过正交实验以孔隙率为标准得到MSA电镀锡最优的实验参数。利用电化学测量的方法对镀层的电化学性能进行测试,并且利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析仪测试了在不同工艺条件下镀层的表面形貌和组成结构,根据能谱图测量镀层中铅的含量。通过加入金属缓蚀剂(苯胺)的方法抑制Fe2+的积累,并且通过严格控制实验条件抑制铅的积累。通过研究得出以下结论,电镀锡最优实验参数为电流密度3.0 A/dm2,MSA的含量为40 mL/L,温度为30℃,电镀时间应控制在12 min,在最优条件下镀层的表面形貌和耐腐蚀性较好,在(101)和(112)出现较强的衍射峰,并且电镀液的电流效率较高,镀液性能较稳定。添加剂的含量控制在20 mL/L镀层形貌和性能较好。当实验条件控制在温度30℃左右,电流密度在3.0 A/dm2,MSA含量40 mL/L左右,镀层中铅的含量低于0.1 g/kg且镀层的表面形貌和耐腐蚀性较好。当苯胺的质量分数为0.75%且温度为20~30℃时抑制Fe2+析出的效果最佳。
【关键词】：MSA电镀锡 Fe2+的抑制 铅的抑制
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ153.13
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义11
• 1.2 锡的性质11-12
• 1.3 电镀锡工艺的发展史12
• 1.4 MSA电镀锡工艺的特点12-13
• 1.5 MSA电镀液稳定性的研究13
• 1.6 杂质对MSA电镀锡的影响13-15
• 1.6.1 Fe~(2+)对MSA电镀锡的影响13-14
• 1.6.2 微量铅对MSA电镀锡的影响14-15
• 1.7 镀液的组成15
• 1.7.1 镀液的主盐15
• 1.7.2 甲基磺酸（MSA）15
• 1.7.3 添加剂A15
• 1.8 研究内容15-17
• 第2章 实验材料与方法17-24
• 2.1 实验材料17
• 2.2 实验药品及设备17-18
• 2.2.1 实验药品17
• 2.2.2 实验设备17-18
• 2.3 MSA电镀锡装置18
• 2.4 MSA电镀锡工艺流程18-20
• 2.4.1 除油工序18-19
• 2.4.2 水洗工序19
• 2.4.3 酸洗工序19
• 2.4.4 活化工序19-20
• 2.4.5 MSA电镀锡溶液的配制20
• 2.5 电镀锡液性能的测试20-21
• 2.5.1 电镀锡液电流效率的测试20-21
• 2.5.2 电镀锡液稳定性的测试21
• 2.6 锡镀层的耐蚀性的测试方法21-22
• 2.6.1 电化学测试21
• 2.6.2 孔隙率实验21-22
• 2.7 镀层的测试方法22
• 2.7.1 镀层形貌的测试22
• 2.7.2 镀层XRD的测试22
• 2.7.3 镀层的EDS分析22
• 2.8 镀层腐蚀速率的测定22-24
• 第3章 MSA镀锡工艺参数优化研究24-40
• 3.1 引言24
• 3.2 镀液性能受不同因素的影响24-29
• 3.2.1 温度对MSA电镀锡液性能的影响24-26
• 3.2.2 MSA含量对镀锡液性能的影响26-28
• 3.2.3 鼓入空气对MSA电镀锡液性能的影响28-29
• 3.3 不同因素对镀层耐腐蚀性的影响29-34
• 3.3.1 电流密度对镀层耐腐蚀性的影29-31
• 3.3.2 MSA含量对镀层耐腐蚀性能的影响31-32
• 3.3.3 电镀时间对镀层耐腐蚀性能的影响32-34
• 3.4 MSA电镀锡最优工艺参数的确定34-35
• 3.5 添加剂A对MSA电镀锡的影响35-38
• 3.5.1 添加剂A对镀层耐腐蚀性能的影响35-37
• 3.5.2 添加剂含量对镀层表面形貌的影响37-38
• 3.6 锡镀层XRD谱图分析38-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第4章 Pb和锡泥对镀层的影响及控制40-54
• 4.1 引言40
• 4.2 锡泥对MSA电镀锡的影响40-43
• 4.2.1 锡泥对MSA电镀锡层耐腐蚀性的影响40-42
• 4.2.2 锡泥对MSA电镀锡电流效率的影响42-43
• 4.3 锡泥对镀层表面形貌的影响43-44
• 4.4 铅对MSA电镀锡的影响44-53
• 4.4.1 温度对镀层微量铅的影响45-47
• 4.4.2 电流密度对镀层微量铅的影响47-50
• 4.4.3 MSA含量对镀层微量铅的影响50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 Fe~(2+)对钢带MSA电镀锡影响及控制研究54-65
• 5.1 引言54
• 5.2 Fe~(2+)对MSA电镀锡的影响54-58
• 5.2.1 Fe~(2+)对MSA电镀液稳定性的影响54-55
• 5.2.2 Fe~(2+)对MSA电镀锡液电流效率的影响55-56
• 5.2.3 Fe~(2+)对镀层耐腐蚀性能的影响56-57
• 5.2.4 Fe~(2+)对MSA镀液酸性的影响57-58
• 5.3 抑制前处理过程中Fe~(2+)产生的方法58-64
• 5.3.1 苯胺对钢板腐蚀抑制机理59
• 5.3.2 苯胺对钢板失重的影响59-60
• 5.3.3 苯胺的含量对抑制钢板腐蚀效果的影响60-61
• 5.3.4 温度对苯胺抑制钢板腐蚀效果的影响61-62
• 5.3.5 抑制剂对镀层质量的影响62-63
• 5.3.6 抑制剂对镀层表面形貌的影响63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果71-72
• 致谢72

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本文编号：1121101