1 前言
Sn2Bi 合金镀层不但可以防止锡须的形成及向灰锡的转变,而且具有可焊性好和无毒性,因此,已开始取代有毒的电镀Sb2Pb 合金工艺。电镀Sn2Bi合金有硫酸体系、氟硼酸盐、酚磺酸体系及甲磺酸体系等,其中甲磺酸体系以其沉积速率快、废水容易处理等优点而被应用到连续电镀生产中,我们经过1年的生产实践,成功地取代了Sb2Pb 合金工艺。
2 镀液规范与配制
Sn2 + (以甲磺酸亚锡形式加入) 20～40 gPL ,Bi2 +(以甲磺酸铋形式加入) 2～4 gPL ,甲磺酸130～180gPL ,甲醛14 mLPL ,添加剂SB2A 50～60 mLPL ,添加剂SB2B 30～40 mLPL ,16～30 ℃, J k 2～7 APdm2 ,阳极为锡板(99. 90 %) 。
配制时用自来水和去离子水把镀槽清洗干净,然后加入1P2 体积的去离子水,按计算量依次加入甲磺酸、甲磺酸亚锡、甲磺酸铋、甲醛、添加剂SB2A、添加剂SB2B ,加水至规定体积,搅匀后即可电镀。
3 镀液组成及工艺条件的影响
3. 1 甲磺酸
甲磺酸既可防止甲磺酸亚锡的水解,又能增加阳极的溶解和溶液的导电性;含量过高,会导致析氢严重,阴极效率降低,并且会因阳极溶解过快,导致锡离子浓度过高而使镀层粗糙;含量过低,会使镀液稳定性降低,电流密度范围缩小。
3. 2 Sn2 + 、Bi2 +
两种主盐浓度过低,会使电流密度上限降低,镀层易烧焦;两种主盐浓度过高,会使镀层粗糙,镀液分散能力降低。通过调整两种离子的浓度比例可以有效控制镀层中的锡、铋比例。随着Bi2 + 浓度增加,镀层中铋含量也会增加,因阳极采用纯锡,故Bi2 + 浓度需经常化验添加,以保证镀层中的锡、铋比例。
3. 3 甲醛
可防止Sn2 + 的氧化,增加镀液的稳定性,同时又增加镀层的光亮度。含量过低,镀层出现花斑,镀液混浊;含量过高,镀层出现条纹。
3. 4 添加剂
两种添加剂必须配合使用,SB2A 为主光亮剂,SB2B 主要增加镀液的深镀能力,一旦添加量过多,会增加镀层的脆性和含碳量。
3. 5 温度
温度对镀液、镀层、电流密度范围都有影响。温度过高,会加速Sn2 + 的氧化,降低镀液的稳定性,镀层光亮度下降;温度过低,会使工作电流降低,镀层易烧焦且光亮度低。镀层中铋含量先随温度升高而升高,到一定温度又会随温度的升高而降低。温度偏高或偏低都会使镀层中的铋含量降低。
3. 6 阴极电流密度
阴极电流密度偏高,析氢严重,阴极效率低,镀层粗糙,出现麻点和烧焦等现象,镀层中的铋含量随阴极电流密度升高而降低。
4 电沉积速率的测定
测厚仪为美国CMI2900 X 射线镀层测厚仪,电镀设备为台湾北特公司生产的连续电镀线,锡铋电镀槽总长7. 2 m ,电镀时阴极电流密度为5 APdm2 。测试结果,如表1 所示。
平均沉积速率为2. 48μmPmin ,这表明沉积速率较快,可应用于连续电镀生产。
5 生产中注意事项
(1) 镀液禁止采用空气搅拌,停镀时,可放置少量锡板于槽液中,并且,镀槽加盖防止二价锡的氧化。
(2) 镀液应有控温冷却系统和连续过滤系统。
(3) 定期分析槽液成分,做霍尔槽试验,并作相应调整。
(4) 镀前和镀后都需要用去离子水水洗,镀件最好不要用逆流漂洗。镀件经过中和( 5 %～ 10 %Na3 PO4) 及钝化( K2Cr2O7 10 gPL 、Na2CO3 20 gPL) 处理,可提高镀层的防变色能力。
(5) 黄铜基体一定要预镀铜或镍以防止锌的扩散而变色。
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