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铜–锡合金电镀是一种代替镍层的传统电镀镀种,可以用于挂滚镀。目前电镀铜锡合金有氰化物、低氰化物与无氰三种类型。无氰镀液体系因其环保,无毒性,工艺维护简单等优点,使用越来越广泛。无氰镀液体系主要有焦磷酸盐、柠檬酸盐、HEDP等,但最可能替代氰化物溶液体系的是焦磷酸盐。铜-锡合金镀层按照其锡含量可分为低锡(6%-15%)、中锡(15%-45%)和高锡(>45%)3种,锡含量的增加使合金镀层的颜色逐渐由浅红色转变为金黄色最后变为银白色。白铜锡镀层属于高锡铜-锡合金镀层,低锡铜-锡合金镀层的颜色为金黄色。本文是在焦磷酸盐溶液体系电镀白铜锡的研究基础上,探讨了焦磷酸盐溶液体系电镀低锡铜-锡合金的可行性。通过赫尔槽试验与直流电解试验研究了焦磷酸盐溶液体系电镀低锡铜–锡合金工艺。研究结果表明,镀液组成、pH、温度和阴极电流密度对低锡铜–锡合金镀层的厚度与组成均有一定影响,最佳镀液组成与工艺条件为:Cu2P2O7·3H2O25g/L;Sn2P2O71.0g/L;K4P2O7·3H2O250g/L;K2HPO4·3H2O60g/L;pH=8.5;电流密度0.51.5A/dm2;温度25°C。在这一镀液组成与工艺条件下获得的低锡铜–锡合金镀层为金黄色,表面均匀光亮,含铜量为85%95%,与基体的结合力好,抗变色性好。在最佳镀液配方及工艺条件下研究了辅助络合剂和添加剂在焦磷酸盐溶液体系无氰电镀铜-锡合金(低锡)工艺中的作用。在研究过程中并没有发现很有效的辅助络合剂。焦磷酸盐溶液体系无氰电镀铜-锡合金(低锡)时使用有机胺类添加剂可抑制Sn的析出、使镀层中铜的含量增加。镀液中添加剂的使用量增加,合金镀层中的Sn含量降低合金镀层致密均匀,耐蚀性能好。加入添加剂后,最佳镀液配方及工艺条件为Cu2P2O7·3H2020–25g/L;Sn2P2O71-3g/L;K4P2O7·3H2O250-300g/L;K2HPO4·3H2O60g/L–80g/L;pH=8.0-9.0;温度25℃-30℃;添加剂A0.5-0.8mL/L;阴极电流密度0.3A/dm2-2.0A/dm2。通过滚镀和挂镀实验验证了该工艺的实用性。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)等方法研究了添加剂对镀层组成结构、外观、耐腐蚀性能及微观形貌的影响。SEM测试结果表明:镀液中Sn2P2O71g/L时,加入添加剂后,镀层结晶细致,晶格排列规则紧密。镀层浅末XRD分析结果表明:镀层结晶主要以Cu13.7Sn结构形式存在。EDX测试结果表明:在阴极电流密度1.0A/dm2下电镀镀层组成范围为Cu=89-91%,Sn=9-11%。镀层性能测试结果:镀层的显微硬度为300–400HV。弯曲试验、划痕实验、热振试验证明:镀层与钢铁、铜等结合力良好。镀液性能测试表明:镀液稳定好。