甲基磺酸盐电镀锡工艺参数对镀层结合力影响

发布时间：2019-09-19 19:01

【摘要】：通过正交试验和极差分析研究了各工艺参数对镀层与基体间的结合力影响程度,通过单因素试验研究了各工艺参数对结合力的影响规律,并获得了最佳工艺参数。结果表明,最佳工艺参数为阴极电流密度3A/dm2,甲基磺酸体积浓度45mL/L,添加剂体积浓度45mL/L,Sn2+质量浓度15g/L,电镀温度35℃。
【图文】：

试验原理,镀锡板

为２０ｍｉｎ，以镀层脱落量作为正交试验结果的分析对象。表１试验因素水平表Ｔａｂ．１Ｆａｃｔｏｒｓａｎｄｌｅｖｅｌｓｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ水平因素Ａ／（ｇ·Ｌ－１）Ｂ／（ｍＬ·Ｌ－１）Ｃ／℃Ｄ／（ｍＬ·Ｌ－１）Ｅ／（Ａ·ｄｍ－２）１１０３５１５３５１２１５４５２５４５３３２０５５３５５５５４２５６５４５６５７参考ＧＢ／Ｔ９２８６－１９９８《色漆和清漆漆膜的划痕实验》对镀锡板进行百格法测试，试验原理如图１所示。测试前，称取未经电镀钢板的质量；测试时，把百格刀（刀刃宽为１ｍｍ刀刃数为１１）刀头安装在摩擦磨损试验机的滑块上，镀锡板则用双面胶粘在机器的固定端上，控制滑块的正压力为３０Ｎ，启动机器后滑块横向移动，在镀锡板上形成一条３０ｍｍ图１试验原理图Ｆｉｇ．１Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｄｉａｇｒａｍ的划痕，机器复位后把镀锡板从固定端取下并旋转９０°再操作一次，此时镀锡板上形成１００个小方格；测试后，用毛刷沿格子对角线轻刷３次，然后用３Ｍ公司生产的ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＴａｐｅ６００胶带贴在百格处，压紧胶带后快速拉起，再称量此时镀锡板的质量。试验前后镀锡板的质量差即为镀层的脱落量，脱落量越多表示结合力越差，反之则表明结合力越好。２结果与讨论２．１正交实验结果正交试验极差分析结果如表２所示。表２正交试验结果和极差分析Ｔａｂ．２Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔａｎｄｒａｎｇｅａｎａｌｙｓｉｓ试验号ＡＢＣＤＥ脱落量／ｍｇ１１１１１１８．７１２

表面形貌,电流密度,甲基磺酸,体积浓度

图２电流密度与镀层脱落量之间的关系Ｆｉｇ．２Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｗｅｉｇｈｔｌｏｓｓ的上升，镀层表面结晶越来越粗糙。这是因为随着电流密度的上升，阴极会发生析氢现象，因此结晶粗糙，结合力变差。但是当电流密度过小时，镀层的光亮度不好而且镀层的沉积速度也比较低，这不利于生产效率的提高。适当提高电流密度虽然会使结合力稍有下降但可以显著提高生产效率。所以阴极电流密度最好控制在３Ａ／ｄｍ２左右。２．３甲基磺酸体积浓度与镀层脱落量之间的关系甲基磺酸在镀液中起导电作用，同时还可以细化晶粒。甲基磺酸体积浓度与镀层脱落量之间的关系如图４所示。从图中可以看出，当甲基磺酸含量较少时，不仅镀层的脱落量比较大而且波动也较大。（ａ）１Ａ／ｄｍ２（ｂ）３Ａ／ｄｍ２（ｃ）５Ａ／ｄｍ２（ｄ）７Ａ／ｄｍ２（ｅ）９Ａ／ｄｍ２图３不同电流密度下镀锡板表面形貌Ｆｉｇ．３Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｉｎｐｌａｔｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｉｅｓ图４甲基磺酸体积浓度与镀层脱落量之间的关系Ｆｉｇ．４Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｂｕｌｋｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄａｎｄｗｅｉｇｈｔｌｏｓｓ这是由于它具有导电作用［７］，一旦它的含量减少，那么镀液的导电性和均镀能力都会下降，同时甲基磺酸又可以细化晶粒，，所以随着含量的增加脱落量不断减小，即结合力不断上升。但是当甲基磺酸含量过高时，镀层会发生析氢现象，不仅使孔隙率上升，还会导致镀层结晶变得粗
【作者单位】：华东理工大学机械与动力工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(51105143;51375164)
【分类号】：TG174.44

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