甲磺酸盐电镀Pb—Sn合金工艺研究

    慧聪表面处理网讯：摘要：研究了甲磺酸电镀Pb—Sn合金的电解液组成，讨论了主盐、游离酸、稳定剂的质量浓度以及阴极电流密度对Pb—Sn合金镀层中Sn含量的影响。采用Hull槽试验方法确定了甲磺酸电沉积Pb—Sn合金镀层的阴极电流密度范围。根据研究结果确定了甲磺酸体系电镀Pb—Sn合金润滑镀层的工艺规范。
    关键词：甲磺酸；电镀；铅一锡合金；润滑镀层
    中图分类号：TQ153．2 文献标识码：A
    引 言
    减摩涂层是降低航空发动机磨损的有效手段，铅一锡合金镀层是一种有效的减少摩擦阻力的润滑性功能镀层。铅一锡合金电镀使用高浓度、高污染的氟硼酸体系还比较多。甲磺酸用于电镀的研究最早是在1940年，但直至1980年才开始在工业上应用，现用于镀锡、铅和铅一锡合金工艺日益增多，这主要是由于它与氟硼酸盐工艺比较有如下优点：1)镀液毒性小、废水易处理；2)对设备的腐蚀性小；3)降低了镀液中Sn抖的氧化，可减少锡渣的生成；4)对陶瓷和玻璃材料不侵蚀，可应用于半导体器件的镀覆，因此，近年来电镀工作者比较关注甲磺酸体系镀铅一锡合金工艺口。
    文献研究结果表明，甲磺酸体系镀液与氟硼酸体系性能相当，综合分析可以采用甲磺酸体系镀覆具有减摩功能的铅一锡合金镀层，具有很好应用前景。
    1 实 验
    1．1 试剂
    甲磺酸，化学钝(上海化学试剂厂)；甲磺酸铅、甲磺酸亚锡及添加剂均自制。
    1．2 仪器设备
    SID高频开关电镀电源(金顺怡公司)、霍尔槽试验仪(广州二轻所)。
     1．3 镀液配制和方法见文献
     2 结果与讨论
     2．1 霍尔槽试验结果
    为了评价镀液性能，确定添加剂含量，分别在250mL标准霍尔槽中加入0、2、4、6、8mL添加剂。试验结果表明，加入量分别为2、4mL时，镀层灰白，细致光滑区域最宽，因此确定添加剂在8～16mL／L效果最好，实验选择12mL／L。
    在霍尔槽中试验电流1A时，近阴极处4～5mm区域镀层呈灰色粉末，镀层结晶粗大，亮白区宽3～4cm，远阴极处约2cm无镀层；在霍尔槽中试验电流4A时，近阴极处约1．5 cm 区域镀层呈灰色粉末，镀层结晶粗大；亮白区宽6 cm，远阴极处约1 cm无镀层，根据计算公式：
                        JK=I(4．47—4．13 lgL)
    电流密度在2～5．5A／dm2范围内结晶细致平滑，因此电流密度初选在2～6A／dm2。
    2．2 主盐对镀层的影响
    甲磺酸铅及甲磺酸亚锡是镀液的主盐，控制游离甲磺酸在140 g／L，镀液中sn。 质量浓度对镀层成分影响如图1，Pb抖质量浓度的影响如图2。

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