镀锡工艺

-- 《镀锡工艺》

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4.5 电镀锡及合金

锡是银白色的金属，密度7.28g/cm3，熔点232℃，具有抗腐蚀、耐变色、无毒、易焊、柔软和延展性好等优点。镀锡具有下列特点和用途： （1）化学稳定性高，在空气中耐氧化，不易变色，与硫化物不起反应，与稀硫酸、稀盐酸、硝酸几乎不反应，加热时在浓硫酸、浓盐酸中缓慢反应。

（2）一般条件下，镀锡层对钢铁来说是阴极性镀层，因此只有在镀层无孔隙时才能有效的保护钢铁基体；但在密闭条件下的有机酸介质中（例如罐头内部），锡是阳极性镀层，即使有孔隙仍具有电化学保护作用，而且溶解的锡对人体无害，故常作食品容器的保护层。 （3）锡导电性好，易钎焊，所以常用以电子元器件引线、印刷电路板及低压器件的电镀；铜导线上镀锡除提供可焊性外，还有隔离绝缘材料中硫的作用；与火药和橡胶接触的零件也常采用镀锡；轴承镀锡可起密合和减磨作用；汽车工业上活塞环镀锡及汽缸壁镀锡可防止滞死和拉伤。

（4）锡在低于-13oC时，会开始转变成粉末状的灰锡，俗称“锡瘟”，此时将失去金属锡的性质。锡与少量锑或铋（0.2%~0.3%）共沉积形成合金可有效地抑制这种变异。

（5）锡在高温、潮湿和密闭条件下能长成“晶须”，俗称为“长毛”，这是镀层存在内应力所致。小型化电子元件需防止晶须造成短路事故，为此，电镀后通过加热消除内应力或电镀时与2%左右的铅共沉积可避免这一现象。

（6）镀锡后在232oC以上的热油中重熔处理，可获得有光泽的花纹锡层，可作为日用品的装饰镀层。 镀锡工艺主要有酸性镀锡和碱性镀锡两种。 4.5.1酸性镀锡

酸性镀锡种类很多，但使用最多的是硫酸盐镀锡，而随着近年光亮剂的不断发展，又以酸性光亮镀锡为主。因此本节以硫酸盐酸性光亮镀锡为例，介绍镀锡的相关知识。

酸性硫酸盐镀锡是二价锡离子Sn2+在阴极上被还原沉积，电流效率接近100%，具有沉积速度快、镀液分散能力高、原料易得、成本低等特点。

硫酸盐镀锡的工艺规范，随其所使用的光亮剂等添加剂的不同而不同，目前光亮镀锡添加剂市场上已经有大量的成熟产品可供选择，只需详细阅读所购添加剂的说明书，据此制定工艺规范即可。 如表4-41所示，是几种典型的工艺规范。 （1）镀液配制

注入3/4的纯水于清洁的镀槽内，不断搅拌下，慢慢加入所需的硫酸量，此时溶液温度会上升到50~60℃；趁热加入SnSO4并不断搅拌，使其完全溶解，加入纯水到镀槽容量的95%；加入定量的开缸剂和光亮剂，过滤镀液后即可电镀。 （2）各组分的作用及工艺条件的影响

1）硫酸亚锡 酸性镀锡的主盐，提高浓度，可提高阴极电流密度，增加沉积速度，但浓度过高时，分散能力下降，光亮区缩小，镀层色泽变暗，结晶粗糙；浓度过低，生产效率降低，镀层易烧焦。但滚镀时可采用低浓度。

2）硫酸 主要起导电、防止锡离子水解和提高阳极电流效率作用。硫酸含量过低，槽电压升高，低电流区光亮度降低，锡离子易水解而造成镀液浑浊；硫酸含量过高，析出氢气严重，电流效率下降。

3）温度 无光亮镀锡一般在室温下进行，而光亮镀锡一般在0～20℃下进行。温度过高，镀液易浑浊，镀层粗糙，镀液寿命降低，光亮剂消耗增加，光亮区变窄，严重时镀层变暗，出现花斑，可焊性降低；低温有利于整体光亮及良好均镀性，但温度过低，工作电流密 表4-41普通光亮镀锡和光亮镀锡工艺规范

类型 普通光亮镀锡 光亮镀锡 名称 含量 硫酸亚锡SnSO4/ g·L-1 硫酸H2SO4/ mL·L-1 β-萘酚/ g·L-1 明胶/ g·L-1 光亮剂SS-820(配槽)/ mL·L-1 光亮剂-821(补加)/ mL·L-1 光亮剂－BT-1(配槽)/ mL·L-1 稳定剂－BT-3(补加)/mL·L-1 PBI-I/mL·L-1 PBI-II/mL·L-1 SNU-2A(配槽) /mL·L-1 SNU-2B(稳定剂) /mL·L-1 温度/℃ 阴极电流密度/A·dm-2 搅拌方式 1 45~55 60~80 0.3~1.0 1~3 15~30 0.3~0.8 2 60~100 40~70 0.5~1.5 1~3 20~30 1~4 阴极移动 3 40~70 90~100 15~30 0.5~1.0 10~30 1~4 4 30~60 10~15 12~18 10~40 0.5~4 5 25~35 8~12 7~10 10~40 1~5 6 50~60 15~20 20~30 5~45 1~4 65~85 100~110 75~90 阴极移动 阴极移动 阴极移动 阴极移动 注：光亮剂SS-820，821，浙江黄岩萤光化学厂；光亮剂－BT-1，-3，湖南轻工研究所；PBI-I，II，浙江嘉兴轻纺助剂厂；SNU-2A，2B,南京曙光化工厂。

度范围减小，镀层容易烧焦，并使电镀能耗增大。

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4）电流密度 光亮镀锡电流密度一般控制在1～4A/dm2。电流密度过高，镀层疏松、多孔、边缘易烧焦、脆性增加；电流密度过低，镀层光亮度低，生产效率下降。因为直接计算较复杂，在实践中，一般通过试验来确定电流的大小。

5）搅拌 光亮镀锡应采用阴极移动或循环搅拌，阴极移动速度为15～30次/分钟，有利于镀层光亮和提高生产效率。但为防止Sn2+氧化，禁止采用空气搅拌。 6）酸性镀锡添加剂

从成分上讲，酸性镀锡添加剂一般由主光亮剂、辅助光亮剂、乳化剂、扩散剂、稳定剂、特种添加剂及溶剂等构成。在实际应用中，以上成分一般都被配制成光亮剂和开缸剂配套使用。目前市场上已经有很多商品化的光亮剂和开缸剂出现。

简略的说，光亮剂用于提高镀层的亮度，开缸剂用于扩展亮区的范围。镀锡过程中的问题千变万化，但最核心最关键的一点，就是调节好光亮剂和开缸剂的比例。

添加剂的选择要把握以下原则：用量少，效果明显；工艺范围宽；溶液稳定；价格适中。 （3）工艺的维护

酸性光亮镀锡溶液具有对杂质比较敏感，镀液不稳定，添加剂易分解等不利因素，因此要注意对镀液的管理和维护。

1）加强镀前处理 镀锡之前彻底除净镀件表面的氧化物、油脂和其他污物是极其重要的，否则将难以得到与基体结合良好、结晶细致光亮的锡镀层；并且若镀前处理不良，带入的油脂和其他污物会逐渐在镀液中积累，会造成镀液报废。镀锡的前处理主要视工件表面氧化锈蚀的严重状况而定，光亮酸性镀锡的除油液中最好不要含有硅酸钠（水玻璃），否则带入镀液会使镀液发生污染。除锈时，浸酸溶液尽量不用盐酸和硝酸，最好用稀硫酸溶液。若用盐酸溶液，需要洗净后再电镀。对于加工的黄铜零件，应该预镀一层镍或紫铜作为阻挡层（打底），这对于滚镀尤其重要，否则镀层受到高温时（150℃以上）容易起泡；对于挂镀，不一定要预镀阻挡层，但镀件入槽时需要冲击电流，以免加工的黄铜零件在强酸性镀液中发生局部化学腐蚀。

2）确保化工材料的质量 配制镀液所用的硫酸和硫酸亚锡要求采用分析纯或化学纯；阳极锡板要求采用含锡量>99.97%的铸造滚轧锡。要注意检查原料的标注品质与实际品质的一致性，否则容易造成镀液杂质增多，性能下降，最终导致镀锡层质量不良。

3） 添加剂的添加原则 镀液中添加剂的含量要适中。含量低，作用不明显；含量高，镀层发黄发黑，脆性及物性降低，有时甚至镀不上镀层，因此添加剂应少加、勤加。“赫尔槽试验是电镀的眼睛”，要依靠赫尔槽样片来调整添加剂比例，切不可凭个人猜测补加添加剂，一旦造成比例失调，不仅浪费大量人力、物力，有时甚至使整个镀液报废。若试片出现异常，首先要标定硫酸亚锡和硫酸是否正常，若有异常，则需先调回正常范围。然后，以开缸剂调整试片光亮区间及高区亮度，以光亮剂调整试片整体亮度及低区泛白。 如图4-24所示，是四种常见的添加剂含量异常情况下的赫尔槽试片示意图。

光亮有白雾状 光亮带黑色镀层 图4-24-1 图4-24-2 图4-24-3 图4-24-4

注：（1）图中大方格表示条纹，小方格表示粗糙烧焦，斜线表示泛白、白雾以至发乌（2）图中试片以左端为高电流区 图4-24-1光亮剂过量 图4-24-2光亮剂过少

图4-24-3开缸剂过少 图4-24-4开缸剂正常光亮剂稍低

4）镀液中硫酸亚锡和硫酸的控制 硫酸要定时补充，坚持每天分析。硫酸亚锡隔一天分析，根据分析结果作必要调整。亚锡离子Sn2+的含量可以从极板的溶解中获得，因此平时一般不补充硫酸亚锡。如经分析化验，发现亚锡离子处于工艺下限，一方面检查阳极板的溶解情况；另一方面，可酌情增加阳极面积。这是因为用补加硫酸亚锡的方法来增加溶液中的亚锡离子，一则容易引进杂质，二则增加生产成本。

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（4）操作过程的注意事项：

1）、电镀过程中阳极最好采用耐酸的阳极袋包好，停槽时不要取出阳极，这样能延缓二价锡的氧化。

2）、镀锡时采用搅拌溶液可以获得较高的电流密度，但同时搅拌会加速二价锡的氧化，造成溶液发混，因此镀液一般采用连续循环过滤。 3）、当镀槽电压下降，镀层结晶粗糙，镀液均镀能力降低时，应及时进行添加剂的补充。

4）、镀液温度应控制在所有添加剂允许的工艺范围内，且阳极电流密度不能过高，以免产生二价锡氧化。

5）、由于酸性光亮镀锡成本较高，在工件出槽时应注意使工件在镀槽上方停留，待工件表面残留镀液滴净后再移开。 6）、工件出镀槽清洗后，最好经过弱碱(例如磷酸盐)中和处理，以提高工件的防变色能力。

7）、钢铁零件镀锡后要求焊接时要先镀3μm铜层，以加强结合力；铜和铜合金镀锡时，要带电入槽，黄铜镀锡需预镀铜或镍。 8）、锡盐水解产物是疏松胶态状，极难过滤，必须加入絮凝剂，使其凝聚方可过滤，如聚丙烯酰胺、SY-300处理剂等絮凝剂。 （5）镀液中杂质的处理

在硫酸盐光亮镀锡溶液中，杂质的积累会引起镀层结晶粗糙。不亮，严重时发黑、发脆、镀层结合力差等故障，所以在电镀生产过程中，对杂质的影响必须引起足够的认识，杂质的引入主要有以下几个途径：车间中的粉尘降落；前处理不完善，清洗不彻底而带入残酸或其他污物；补充了含杂质量较多的化工原料；锡板溶解下来的阳极泥渣与锡板不纯溶解下来的其他重金属离子；添加剂的分解产物不断积累等。 从以上可以看出，杂质进入镀液的途径是多方面的，这些杂质积累到一定程度必然严重影响到镀层的质量。当然从根本上解决问题应该是杜绝杂质的来源，但有些杂质的产生是不可避免的，为了全面有效的清除镀液中的杂质，可根据杂质的类型和特点采取不同的处理方法。对于物理杂质，其中包括灰尘、阳极泥渣以及其他落入镀槽内的固体不溶物，一般通过循环过滤或将镀液静置，汲取清液打到另一容器中，然后除去底部的污渣即可；对于金属离子杂质其中主要包括铜、砷、锑等，它们主要来自不纯的锡阳极板、化工材料以及导电棒的溶解，这些杂质的引入会导致镀层发暗，结晶粗糙，严重时镀层发黑，起条纹，甚至镀不出合格的产品，这类杂质通常采用0.1～0.3A/dm2的阴极电流密度进行电解除去；镀液中有机杂质的来源于添加剂的分解产物，这些杂质数量少时对镀层质量影响不大，但随着杂质的不断积累，富集到一定程度就要影响锡层的质量，除此类杂质最有效的方法就是用1～3g/L的活性炭吸附或用专用处理剂处理。用活性炭吸附有机杂质非常有效，但它的缺点是在吸附有机杂质的同时也吸附一部分添加剂，用专用处理剂只需加入后进行搅拌均匀并自然沉淀12小时，用虹吸法取上层清液，弃去沉淀即可。

（6）酸性光亮镀锡常见故障及排除方法见表4-42。

表4-42酸性镀锡故障及排除方法

故障现象 局部无镀层 镀层发暗不亮 可能原因 1）前处理不良；2）光亮剂过量 纠正方法 1）加强前处理；2）低电流电解 1）铜、Cl- 等杂质过量；2）光亮剂不足；3）温度过高；1）低电流电解处理；2）加光亮剂；3）降温；4）加硫酸4）主盐浓度高；5）电流过小或过大 或冲稀溶；5）调整电流 1）降低电流密度；2）低电流电解 1）加开缸剂；2）用活性碳吸附；3）低电流电解 1）调整比例和用量；2）降低电流；3）处理彻底 1）适当减量；2）降低电流 3）活性炭处理 尖端发黄或发黑 镀层发花 镀层发脆脱落 1）电流密度过高；2）光亮剂过多 1）开缸剂太少；2）光亮剂分解物积累；3）杂质多 1）光亮剂过多；2）电流密度过高；3）前处理不好 镀层有针孔、麻点 1）光亮剂过多；2）电流密度高 3）有机杂质多 镀层粗糙 1）电流密度过高；2）主盐浓度高；3）固体杂质多；4）1）降低电流；2）冲稀或提高H2SO4含量；3）过滤、加阳前处理不良 极袋；4）加强前处理 1）提高电流密度；2）声高温度；3）适当提高主盐浓度 1）过滤或稀释；2）分析后调整；3）清洗阳极板、增加阳极

沉积速度慢 1）电流密度过低；2）温度过低；3）主盐浓度低 阳极极化，电流下降、1）有机物质太多；2）H2SO4太高；3）阳极面积太小 电压上升 -- 作者：天雷无妄

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4.5.2碱性镀锡

锡是一种两性金属，既能与酸生成盐类，形成锡阳离子；又能同强碱形成锡酸根阴离子。在酸性镀锡液中锡以+2价形式存在，而在锡酸盐碱性镀液中，锡以+4价的锡酸根（SnO32-）存在。锡酸盐镀锡与酸性镀锡主要有如下不同：

1）在碱性镀锡液中，由于放电的为+4价的锡酸根，故电化学当量低，因此获得同样厚的镀锡层至少比酸性镀锡慢一倍；酸性镀液中锡的沉积更快，电流效率可达95~100%，而在锡酸盐镀液中，电流效率只有70%左右。

2）酸性镀液中，可使用较高的阴极电流密度，而在碱性锡酸盐镀液中，阴极电流效率随着阴极电流密度的升高而很快下降。 3）碱性锡酸盐镀液需要更高的工作温度。

4）由碱性镀锡获得的镀锡层与基体金属的结合力比较好。

5）碱性锡酸盐镀液对镀前的清洗工作要求不高，而酸性镀液要求苛刻。

6）碱性锡酸盐镀液突出的优点是分散能力强，对于形状复杂，有空洞凹坑的零件尤为适合。 碱性镀锡液有钠盐和钾盐两大类，镀液成分简单，其工艺规范如表4-43。

表4-43碱性镀锡工艺规范 镀液成分与工艺条件 锡酸钾K2SnO3·3H2O/ g·L-1 锡酸钠Na2SnO3·3H2O/ g·L-1 氢氧化钾KOH/ g·L-1 氢氧化钠NaOH/ g·L-1 醋酸钾CH3COOK/ g·L-1 醋酸钠CH3COONa/ g·L-1 过硼酸钠Na2B4O8/ g·L-1 温度/oC 阴极电流密度/A·dm-2 阳极电流密度/A·dm-2 1 95~110 13~19 0~15 65~85 3~10 1.5~4 4~6 >99% 2 190~220 15~30 0~15 75~90 3~15 1.5~5 4~6 >99% 3 95~110 8~12 0~15 60~80 0.5~3 2~4 4~6 >99% 4 120 30 30 2 60~70 6~10 5 20~40 10~20 0~20 70~85 0.2~0.8 2~4 4~12 >99% 电压/v 阳极纯度/Sn% 注：1，2－适用于快速电镀；

３－适用于挂镀，滚镀时要相应提高游离碱的含量；

5－适用于滚镀、复杂零件和小零件的镀锡。挂镀时可适当提高锡酸钠的含量。 （1）镀液的配制

配制镀液时，先将氢氧化钠或氢氧化钾溶解在欲配溶液体积2/3的水中，把锡酸钠或锡酸钾与醋酸钠或醋酸钾溶解在上述溶液中，加水至规定体积，沉降后过滤。加1.5~2mL/L 双氧水，搅拌均匀，通电处理2h后即可使用。

对新配制的镀液，镀液的密度是镀液含量的量度；但是，密度与含量之间不存在固定不变的可靠关系。当镀液老化时，随着镀液中氢氧化钠（或钾）与空气中二氧化碳的作用，碳酸盐不断增加，镀液的密度往往会上升。 （2）镀液中各主要成分的作用及工艺条件的影响 1) 锡酸盐

Na2Sn(OH)6或K2Sn(OH)6是碱性镀锡的主盐，只要控制得当，钾盐与钠盐溶液都能得到满意的镀层，其差别主要在于溶液特性和成本。钠盐成本低，但钾盐溶液的阴极电流效率比钠盐高，尤其在高电流密度时更明显；钾盐溶液必要时可在90℃下工作，而钠盐溶液在75~80℃以上工作时，电流效率很低，因此钠盐溶液的阴极电流密度不超过5A/dm2，而钾盐溶液在90℃时可使用7~9A/dm2的电流密度；锡酸钾在水中的溶解度比锡酸钠大，而且随温度升高溶解度增大。因此，钾盐溶液可以采用高浓度钾盐高温下工作，电流密度可增至40A/dm2；钾盐溶液的导电性能比钠盐好，因而更适于滚镀。

在实际生产中采用钾盐还是钠盐溶液，要根据具体情况而定。如需要采用较高的电流密度和较好的溶液特性，应选择钾盐溶液。

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锡酸盐的浓度并没有严格的控制，提高锡酸盐含量有利于提高阴极电流密度上限值，提高电流效率和沉积速度，但导致极化作用降低，且带出损失大。钠盐镀液在0.5~3 A/dm2的电流密度下操作时锡的含量以35～40g/L为宜（相当于Na2Sn(OH)6 85～100g/L）。钾盐镀锡液在4～5A/dm2的电流密度下操作时锡的含量以40g/L为宜。但如果希望较高的电镀速度，锡含量几乎可以任意增加，锡含量可高达300g/L，但由于成本高只在特殊场合下使用。 2) 氢氧化钠（钾）

氢氧化钠（钾）是碱性镀锡不可缺少的成分，他可保证镀液导电性、防止锡盐水解、有利于阳极正常溶解，并抑制空气中CO2影响。 由于锡酸钠（钾）水解反应为：

Na2SnO3 + 2H2O→H2SnO3↓ +2NaOH K2SnO3 + 2H2O→H2SnO3↓ +2KOH

因此，镀液中保持一定量的游离碱，可使上述水解反应向左进行，从而防止锡酸盐的水解，起稳定溶液的作用。 碱性镀锡溶液中存在着[Sn(OH)6]2-阴络离子，它能吸收空气中的二氧化碳而按下式分解： [Sn(OH)6]2-+CO2→SnO2+CO32-+3H2O

从而使镀液的pH值降低。保持一定量的游离碱可吸收空气中的二氧化碳，产生碳酸钠（钾），减缓了对主盐的影响。 在阳极电流密度适中时，阳极反应按下式进行： Sn + 6OH- —4ｅ→ SnO32- + 3H2O

保持一定游离量的氢氧化钠（钾）并于电流密度、镀液温度相适应，使阳极以四价锡正常溶解。

当碱的含量过高时，阴极电流效率会下降，阳极不易保持金黄色半钝化状态，阳极溶解下来的是二价锡，导致镀层质量变差，镀液不稳定；当碱的含量过低时，阳极则易钝化，镀液的分散能力下降，镀层易烧焦，同时镀液中还会出现锡酸盐水解。所以控制游离碱的含量远比控制锡盐含量重要。通常氢氧化钠控制在7~15g/l，氢氧化钾10~20g/l范围。如果需要降低碱度，要用1：9的冰醋酸溶液。添加时应强烈搅拌，缓缓加入。1g冰醋酸约可中和1g氢氧化钾或2/3g 氢氧化钠。 3）醋酸盐

生产中常用醋酸来中和过量的游离碱，故在镀液中总是存在一定量的醋酸盐，同时醋酸盐的存在，有利于提高镀液导电性。

4）双氧水

生产中出现阳极溶解不正常时，镀液中会出现二价锡离子，导致形成灰暗甚至海绵状的镀层。双氧水的加入是一种应急办法，可使镀液中的二价锡离子氧化成四价锡。少量双氧水在镀液中很快分解不会残留，双氧水的加入量视二价锡离子的量而定，一般加入量为1～2mL/L。 5）阴极电流密度

阴极电流密度要与锡浓度、温度相适应。随阴极电流密度升高，沉积速度加快，阴极电流效率降低，甚至产生灰暗、多孔、粗糙的镀层。一般钠盐槽用1~2A/dm2；钾盐槽用1~5A/dm2。

碱性镀锡的电流波形以平滑直流最好，其次是三相全波整流。波动因素大的单相整流、脉冲电流都不适用。 6）温度

碱性镀锡需在70℃以上的高温下作业。温度低于65℃ 镀层发暗，阴极电流效率低，阳极易发黑（钝化）；温度过高时，阳极表面黄绿色膜脱落，容易产生二价锡。当锡酸盐浓度高，且温度过高时锡酸钠易水解生成胶状沉淀，影响镀层质量。镀液温度一般控制在70℃~85℃。 7）阳极

可以用纯锡阳极、含1%铝的“高速”锡阳极或不溶性阳极（如钢和镍合金）。

含镉多的阳极使阳极溶解效率显著下降；含铅多的阳极，将使镀层含铅，镀件不适于储装食品。鉴别时取少许镀液加少许硫化钠，产生棕黑色沉淀即证明有铅。 （3）工艺维护

1) 防止二价锡离子的生成

在碱性镀锡中锡以Sn(OH)62-形式存在，若溶液中二价锡离子存在，它与氢氧化钠反应生成的Sn(OH)42-络离子，比四价锡的络离子易在阴极还原析出，造成灰暗或海绵状镀层，故必须防止二价锡的干扰，这是获得正常镀层的关键。

二价锡来源于阳极的非正常溶解。阳极以亚锡形式溶解时，阳极表面呈灰色，这个范围内电镀层是疏松、粗糙、多孔的灰暗层或海绵层；提高电流密度，当阳极以正常的锡酸盐形式溶解时，阳极上形成黄绿色膜；若电流密度保持此水平或进一步增加，黄绿色膜逐渐转变为黑色膜使阳极成不溶解性的钝态，氧气大量析出，此时尽管不像形成亚锡酸盐那样产生严重的质量事故，但锡离子因得不到补充而浓度下降，阴极电流效率下降，此膜如太厚需用酸溶解除去。

所以当阳极正常工作时，它的表面应该覆盖一层黄绿色的膜，同时这层膜必须在使用以前就产生，在整个电镀过程中这层膜在阳极上要一直存在。

阳极上这层膜可以用下列方法产生。首先使用已配好的锡酸钠镀液，用铁板做阴极，以二倍正常电流密度通电，然后一个一个挂上锡阳极板。立刻从阳极表面的颜色改变可以看出，涂上了一层金黄的色调，同时，也可以从电流密度的下降以及槽电压的升高指示出来。一旦阳极极化适宜，电流密度就应立即减少到正常水平，随后逐一地用镀件取代铁板阴极，进行电镀。

在电镀时，最简便的方法是镀液不断电地连续工作几个小时。镀件一部分镀好后从槽里拿出，同时一部分零件又进入槽子施镀，在整个几小时的工作中，始终有电流通过，保证进入镀液的阳极一直有足够的电流使它处于适宜的极化状态。当一天工作将要结束，在镀件拿走以及关闭电源之前，应先把阳极取出。这样做也是为了在阳极上保存一层必须有的钝化膜。在没有负载和通电以前，决不能将阳极放入镀液里。如果由于某种原因阳极表面丧失了黄绿色的钝化膜，那么必须应用上述方法，在阳极表面再次生成一层适宜的钝化膜。

此外，在生产过程中，要避免槽体因漏电而镀上锡，因为锡与氢氧化钠溶液反应会生成二价锡；当溶液蒸发液面下降时，应以稀碱液或温水补充，不可直接注入冷水，以防止锡盐水解。 在生产中还可根据如下特征识别二价锡的产生： A、阳极周围缺少泡沫时意味着二价锡已开始产生；

B、发现电压表低于4v ，表明阳极上没有形成黄绿色膜（或溶解了）；

C、镀液颜色呈异常的灰白色或暗黑色，这是亚锡盐水解所致。正常镀液呈无色到草绿色。如发现上述现象应加1~1.5mL/L双氧水，同时减少阳极面积，使阳极重先恢复半钝化状的黄绿色膜。 2) 注意溶液的净化

沉淀的泥渣要及时除去；过多的碳酸钠可用冷冻法除去；锑、铅是有害金属杂质，可用低电流密度电解除去。 为防止硬水产生的淤渣，并防止过多的卤根使阳极钝化膜破裂，引起槽体和钛篮腐蚀，使用软水或纯水更好。 （4）镀液常见故障及排除办法

碱性镀锡溶液是很稳定的，只要控制好游离碱和防止二价锡干扰，通常很少发生故障，由于操作不注意，可能产生的故障及排除方法如表4-44。

表4-44碱性镀锡一般故障及排除方法

故障现象 镀层灰暗，呈海绵状 可能产生的原因 1） 流密度过高；镀液中存在二价锡 及纠正方法 1)降低电流密度；2）加双氧水氧化，检查阳极 1)用冰醋酸中和降低游离碱 2)分析补充 1)分析补充；2）降低阳极电流密度 1)减少阳极面积；2）降低温度 1)分析补充 1)提高镀液温度；2）降低阴极电流密度

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4.5.3其他镀锡工艺 （1）氟硼酸盐镀锡

氟硼酸盐镀锡的主要优点是电流密度范围宽，沉积速度快，与锡酸盐镀锡相比沉积速度快2~3倍，而电能的消耗却只有10%，而且镀层细致，洁白而有光泽。镀液的分散能力比硫酸盐镀锡好。由于阴、阳极的电流效率都接近100%，溶液几乎能自动保持平衡，维护很简单。氟硼酸盐镀液可用于挂镀、滚镀及板、带、线材连续自动化生产。但氟硼酸盐镀锡溶液的成本比较高，如果买不到现成的氟硼酸亚锡，配溶液比较麻烦，这些缺点防碍它的推广。 1）氟硼酸盐镀锡工艺规范（见表4-45）

表4-45 氟硼酸盐镀锡工艺规范

配方 组成及工艺 氟硼酸亚锡Sn(BF4)2/g·L-1 游离氟硼酸HBF4/g·L-1 明胶/g·L-1 2-萘酚/g·L-1 甲醛HCHO（37%）/mL·L-1 胺-醛系光亮剂/mL·L-1 OP-15/g·L-1 温度/℃ 阴极电流密度/A·dm-2 阴极移动/m·min-1 2）镀液的配制

把氟硼酸亚锡溶于槽液体积2/3水中，硼酸另外用热水溶解后加入，按配方量加入氟硼酸，或用氟硼酸调整pH值至规定值，然后加水至规定体积；明胶用冷水浸泡几小时后，再加热溶解，2-萘酚用乙醇溶解，OP-15用水溶解；胺-醛系光亮剂本身是溶液，这些添加剂都应在激烈搅拌下加入镀液。

如果不能买到氟硼酸亚锡浓缩液，可以用以下二种方法制备： 由氧化亚锡SnO（黑色）和氟硼酸反应： SnO+2HBF4→Sn(BF4)2+H2O

在用盐酸酸化的卤化亚锡溶液中，用苛性钠溶液或氨水使它产生Sn(OH)2 沉淀，再过滤、水洗后，将沉淀溶于氟硼酸中： SnCl2+2NaOH→Sn(OH)2+2NaCl

15~40 挂镀2.5~12.5；滚镀1.0 适宜 100~400 50~250 2~10 0.5~1 3~8 15~30 8~15 10~25 挂镀 1~10；滚镀0.5~5 1~2 40~60 80~140 普通镀锡 光亮镀锡 镀层疏松多孔，阴极上大量1） 游离碱太高， 析氢 锡阳极发黑 阳极呈灰白色 零件深凹处无镀层 2） 锡酸钠含量偏低， 1） 游离碱低，；2）阳极电流密度过高 1） 阳极电流密度低；2）镀液温度太高 1）游离碱太少， 镀层发暗，凸出部位粗糙 1） 镀液温度太低；2）阴极电流密度太高 Sn(OH)2+2HBF4→Sn(BF4)2+2H2O 3）工艺维护

氟硼酸盐镀锡溶液的控制比较简单，把镀液密度控制在1.17，pH值控制在0.2即可。当镀层结晶变粗时，应补充添加剂。隔一段时间，要用活性炭处理一次，重新加添加剂。

阳极用99.9%以上的纯锡，阳极面积为阴极面积的2倍。阳极袋要用卤乙烯-丙烯晴共聚物或聚丙烯制作，不能用尼龙或卤丁橡胶。停槽期间阳极留在溶液里，以延缓二价锡的氧化。

溶液不能用空气搅拌，只用阴极移动，以免加速二价锡的氧化。

过滤溶液时不能用含硅的助滤剂，否则会生成氟硅酸盐，镀液中含氟硅酸盐容易产生阳极泥。最好用橡胶衬里的过滤机，用滤纸做过滤介质。 4）废水处理

氟硼酸电解液最大的缺点是废水中含有大量的BF4-，用一般的废水处理方法不能除掉。可以加热并加入适量的消石灰，温度90℃，pH＝8~9，钙离子浓度比5：1，反应时间45~60分钟。用这种方法治理废水后，废水中的氟化物含量能达到排放标准。 （2）卤化物镀锡

卤化物镀锡主要用于钢板的快速电镀，是一种常温镀锡工艺，镀液比硫酸盐镀锡液稳定。镀液中卤化物用来改善导电性能，氟化物能生成络盐，羧酸盐是稳定溶液的络合剂，非离子型表面活性剂能使结晶变细。工艺规范见表4-46。

表4-46 卤化物镀锡工艺规范

镀液成分及工艺条件 卤化亚锡SnCl2·2H2O/ g·L-1 氟化氢铵NH4HF2/ g·L-1 氟化钠NaF/ g·L-1 柠檬酸C6H8O7/ g·L-1 氨三乙酸N(CH3COO)3/ g·L-1 聚乙二醇M=4000~6000/ mL·L-1 平平加O-20/ mL·L-1 pH 阴极电流密度/A·dm-2 （3）晶纹镀锡

晶纹镀锡是使锡镀层经一定方法处理后，呈美丽的花纹，称作“花纹锡”、“冰花锡”、“结晶锡”或“晶纹锡”，是一种轻工产品装饰性的镀锡方法。

晶纹镀锡的工艺流程为：去油、锈→镀第一层锡→重熔→镀第二层锡→涂透明清漆→成品。

通常采用锡酸盐镀锡工艺镀第一层锡，厚度1~3μm，然后在250℃～350℃的加热炉中熔融2～10min，缓慢冷却后镀层会产生美丽的结晶花纹。但是，这些花纹是微观的，通常用肉眼无法辨认。在10％的硫酸中除去表面的氧化膜，再镀第二层锡，一般用硫酸亚锡酸性镀锡工艺。电流密度0.2~0.3A/dm2镀5~10min。这是利用这种镀锡工艺的均镀能力差，从而扩大花纹的边缘与中心厚度的差别，花纹就显露出来。镀完后仔细清洗、干燥后，再上清漆。清漆以氨基清烘漆、聚脂清烘漆为好，硝基清漆、丙稀酸清漆、醇酸清漆也可用。

-- 作者：天雷无妄

-- 发布时间：2007-6-22 14:51:00 --

4.5.4锡须的防止与不良锡镀层的退除

（1）锡须是锡镀层存放期间生长出来的晶须，一般直径1~2μm，长10cm，并有弹性。各种溶液中镀出的锡层都可能长锡须，但薄镀层和光亮锡镀层更容易长锡须。至今为止，从电镀和存放条件的选择而提出的防止措施可靠性不足。一般认为，含3%以上铅的锡镀层不会长锡须。通过加热消除内应力也是一种常用方法。

（2）锡镀层的退镀有化学法和电解法。化学法中，对于钢铁零件可用氢氧化钠75~90g/L，间硝基苯磺酸钠（防染盐S）75~90 g/L，温度80℃~100℃。对于铜和黄铜件，可采用下列之一：

配方１：氟硼酸40% 500mL/L，双氧水30% 60~80mL/L，室温。

1 55~60 50~60 25~30 1.5~2 5 2 55~60 100~120 25~30 1.5~2 5 3 40 20 15 6 1 4.5 0.1~0.3 配方2：三卤化铁75~105 g/L，醋酸300~400mL/L，硫酸铜135~150 g/L，室温。 对于铝合金件可采用：1：1硝酸，室温处理。 电化学法中可采用下列配方之一：

配方１：氢氧化钠150~200 g/L，卤化钠15~30 g/L，80℃ 以上，阳极电流密度 1~5A/dm2。

配方2：10%盐酸溶液阳极退除。钢铁零件上要掌握时间，防止过腐蚀；铜和黄铜零件上的黑膜再用盐酸出光。

-- 作者：天雷无妄

-- 发布时间：2007-6-22 14:54:00 --

4.5.5电镀铅锡合金

锡铅合金的熔点比纯锡和纯铅还低，孔隙率、可焊性比单金属好。纯锡镀层长期放置，表面会长出锡须，能引起短路，在低温还可产生“锡瘟”。在纯锡中只要加入2%~3%以上的铅，即可防止该现象发生。因此铅锡合金镀层是电子元器件中最受重视的可焊性镀层。

含锡量不同的铅锡合金，有不同的性质与用途。一般地，锡含量4~10%，主要用于钢上的防腐蚀镀层；7~10%用于轴瓦、轴套的减磨镀层；15~25%用于钢带表面润滑、助粘、助焊的镀层；45~55%用于防止海水或其他介质腐蚀的防护镀层；55~65%用于钢、铜和铝等表面作为改善焊接性能的镀层，广泛用于电子元器件和印制板上。

铅锡最低共熔点（183℃）时的组成为锡：61.9%，铅38.1%，此时的合金具有最大的焊接强度和湿润能力，因此目前焊料和焊接镀层大都采用60%锡、40%铅的合金镀层。

二价锡和铅的标准电位只相差10mv，两者的过电压也都很小，故它们很容易在不含较强络合剂的强酸性镀液共沉积。通过改变溶液中两种金属离子的浓度比，就可镀得组成不同的各种铅锡镀层。

镀铅锡合金镀液除使用最普及的氟硼酸盐镀液外，考虑到环境污染，现在氨基磺酸盐、酚磺酸盐、烷醇磺酸盐和柠檬酸盐业已开始使用。本节主要以氟硼酸盐镀铅锡合金为例作以介绍。

氟硼酸盐镀铅锡合金溶液成分简单，可以得到各种成分的合金镀层。使用高均镀能力镀液时，均镀能力可达80%，能满足印制版小深孔电镀的要求。加入合适的添加剂能得到光亮镀层。溶液维护简单，镀液成分容易控制，能使用合金阳极。但是，氟硼酸盐溶液腐蚀性强，废水处理较为复杂，成本高。工艺规范如表4-48。

表4-48氟硼酸盐镀铅锡合金工艺规范

镀液成分及工艺条件 Sn[以Sn(BF4)2 形式加入/ g·L-1 Pt[以Pt(BF4)2形式加入/ g·L-1 游离HBF4/ g·L-1 硼酸/ g·L-1 OP-21/ mL·L-1 卞叉丙酮/ mL·L-1 4，4-二氨二苯甲烷/ mL·L-1 桃胶/ g·L-1 蛋白胨/ g·L-1 温度/℃ 电流密度/A·dm-2 镀层含锡量/%

-- 作者：天雷无妄

-- 发布时间：2007-6-22 14:55:00 --

（1）镀液的配制 将计量的市售氟硼酸亚锡液和氟硼酸铅液混合于塑料槽中，将胶类添加剂（如桃胶或蛋白胨）溶于温水中，过滤后加入槽中。其他光亮剂可混合好后加入，也可单独加入，加水至规定体积，即可试镀。如果没有氟硼酸亚锡和氟硼酸铅浓缩液，可自己配制：

1 6 88 5 3 7 2 60~150 20~28 3~5 1.5~2.0 6~10 3 52 30 5 3 60 4 5 6 12~20 8~14 5（2~7） 30~50 18~30 40~60 10~15 20~30 15~25 3~5 100~200 50~100 100~200 40~75 250~300 350~500 16~38 室温 16~38 7~13 24（16~38） 60 室温 0.3~0.4 1.5（1~2.7） 0.8~1.0 0.5~0.6 45~65 室温 3~5 50~70 氟硼酸亚锡可用氟硼酸与碱式碳酸铜反应，生成氟硼酸铜，再用锡粉把铜全部置换出来。为保证置换完全，锡粉要过量，搅拌要充分，至溶液变为无色后过滤。1g亚锡需0.93 g碱式碳酸铜，1.5mL氟硼酸和1.5 g锡粉。

氟硼酸铅可用氟硼酸与氧化铅或碱式碳酸铅反应，不断搅拌至完全溶解。1 g铅需1.1 g氧化铅或1.2g 碱式碳酸铅与0.8mL 氟硼酸。 （2）工艺维护 使用与镀层成分相同的铸造阳极、压延阳极或球形阳极，并用聚丙烯织物阳极套；镀液中Sn2+的含量是决定镀层含锡量的主要因素，镀液长期不用或误用空气搅拌时Sn2+容易氧化成不溶性的偏锡酸，因此，镀液不能采用空气搅拌，调整镀液时要补加氟硼酸亚锡；温度超过15oC 时，镀层含锡量略有上升；电流密度升高时，镀层含锡量也上升。 高分散力镀液的电流密度应控制在1.5~2.0A/dm2之间，超过2.5A/dm2时镀层会烧焦；溶液中吊一个硼酸袋，以免产生游离的氢氟酸；为提高溶液的稳定性，防止锡氧化，镀液中可加入0.5~1.0g/L 的间笨二酚，它还能适当提高镀层的含锡量；蛋白胨可抑制树枝状晶的形成，使镀层晶粒细化，并可提高镀液的分散能力，但使用一段时间后有难闻的气味产生，需经常用活性碳处理，以除去蛋白胨的分解产物，每年至少要处理三次，活性炭在镀液中放置四小时或过夜，并尽可能加以搅拌；防止带入铜杂质，以免低电流密度区发黑，产生半润湿问题，铜杂质可用低电流密度电解除去；铅锡合金层在空气中易氧化，影响镀层的焊接性，为提高镀层的大气稳定性，减少手指触摸过程中镀层表面污染，常在镀后进行钝化处理。钝化液组成为：重铬酸钾8~10 g/L，碳酸钠18~20g/L，室温2~10min。 （3）铅锡合金常见故障及排除方法见表4-49。

表4-49铅锡合金常见故障及排除方法

故障现象 镀层发暗、发脆、溶液浑浊 可能产生的原因及排除方法 （1）胶体分解物过多，用活性炭处理和过滤后重新补充 （2）阳极泥过多，进行刷洗或调换 镀层结合力差 ，脱皮起泡 （1）前处理不良；（2）镀件未带电入槽 镀层粗糙、烧焦、疏松呈树枝状结晶 （1）胶体含量低；（2）游离氟硼酸少；（3）溶液浑浊；（4）阴极电流密度过大 镀层硬而脆，有条纹 阴极大量析氢，电流效率低 不好焊接 胶体过多，活性炭吸附过滤后，重新加入 游离酸过多，铅锡含量过低，按分析补充。 （1）锡含量少，比例失调；（2）有重金属杂质，电解处理； （3）存放期过长，表面氧化，活化后进行重熔处理； 热熔化后有颗粒 热熔化后不亮 （1）镀层太厚；（2）铅锡比例失调；（3）溶液太脏 （1）镀层太薄；（2）镀层中锡少；（3）热熔温度低

镀锡

1.锡的性质

(1)原子量:118.69。 (2)原子序:50。

(3)电子组态:1S22S22P63S23P63D104S24P64D105S25P2。 (4)熔点:231.9℃ (5)沸点:2270℃

(6)密度:5.77(灰锡aSn) 7.29(白锡bSn) (7)变相点:13.2℃

(8)电阻:11.5mΩ.m

(9)导电度:15%IACS（相对于软铜） (10)强度:14 MPa

(11)硬度:Brinell硬度10kg，20℃

(12)结晶构造：白锡为立方体(simple cubic)，灰锡为 BCT (body-centered tetragonal) (13)标准电位

Sn+ + ＋ 2eˉ → Sn -0.136V Sn4+ ＋ 2eˉ → Sn2+ +0.15 V

Sn(OH)=6 ＋ 2eˉ →Sn(OH)4 ＋2OHˉ ＋0.9V Sn(OH)=4 ＋ 2eˉ →Sn ＋ 4OHˉ －0.79V

锡是一种热及电的良导体，易延展柔软的金属，锡有原子价2或4，属于两性元素金属，作为电镀用的锡化合物主要有SnO2.xH2O，SnCl2或SnCl2.2H2O，SnSO4，Sn(BF4)2，K2(OH)6及N2Sn(OH)6。 2.镀锡的用途

(1)制造锡罐:因锡镀层无毒性，大量用在与食品及饮料接触的对象，中最大用途就是制造锡罐，其它如厨房用具，食物刀叉，烤箱等。

(2)电器及电子工业:因锡容易焊接，导电性良好，广泛应用在电器及电子需要焊接的零件上。 (3)铜线上:改善铜线的焊接性及铜线与绝缘皮的间壁障作用。 (4)活性:因锡柔软，可防止刮伤，作为一种固体润滑剂。 (5)防止钢氮化。 3.锡镀液的种类 (1)酸性锡镀液 优点:

【1】 锡是由二价还原，用电量省。

【2】 镀液导电性高，槽电压低，电流效率高。 【3】 操作欲温接近室温，免加热设备。 【4】 使用适当添加剂可得光泽镀层。 【5】 对底材损害性较少。 缺点:

【1】 操作及镀液管理需很小心才能得到良好镀层。 【2】 需用添加剂，否则易生成树枝或结节状镀层。 【3】 不能使用不溶性阳极。 【4】 有腐蚀性，镀槽须橡皮做里称。 【5】 二价锡可能氧化成四价锡，变成钝态。 (2)碱性锡镀液 优点:

【1】 均匀性良好.

【2】 可容忍较多的不纯物. 【3】 不用添加剂可得到光泽. 【4】 可用不溶解阳极。 【5】 操作范围广。 【6】 配方简单。 【7】 前处里要求不高。

缺点:

【1】 阴极效率低，镀层薄。

【2】 电化当量小只有酸性液的一半，耗电量大。 【3】 需使用在熔融技术得到光泽镀层。 【4】 操作温度高，需加热设备。 【5】 操作液压较高。 【6】 需使用可溶性阳极。

【7】 操作可溶性阳极镀液要很小心，否则容易得到不良镀层。 (3)连续高速锡镀液:专用于连续电镀零件。 4.碱性液的组成及其作用

碱性液分为钾液及钠液，钾液的主要成份世锡酸钾及苛性钾，其优点为操作范围广，溶解度大，使用电流密度高，效率高，导电镀大，氧化锡泥状物少生成，其缺点是较钠液贵.钠液的主要成份为锡酸及苛性钠。各种成份的作用如下:

(1)锡酸钠或锡酸钾为主盐，提供锡离子的来源。

(2)苛性钠或苛性钾为导电盐，促进阳极溶解，防止sno2的形成。 (3)醋酸盐为缓冲剂，用来控制游离OH-。 (4)过氧化氢，氧化Sn++，以防止不良镀层。 (5)界面活性剂，防止针孔发生。 5.碱性锡镀液的管理注意要点

(1)阳极必须经常保持黄绿色皮膜，防止二价锡的形成，否则会产生粗造，附着性的黑色镀层。 (2)阳极电流密度过小，阳极成银亮色，无气体产生，镀层粗造。 (3)阳极电流密度适当，阳极成黄绿色.少量气体产生，镀层优良。

(4)阳极电流密镀过大，阳极呈褐色或黑色，大量气体产生，镀层良好，但液中金属含量会减少。 (5)阳极黑褐色皮膜可用盐酸去除。 (6)游离碱含量过多，操作会有困难。

(7)若有二价锡过多，可用过氧化氢氧化二价锡或四价锡，以防止镀层不良。 (8)阴极电流密渡过高，电流效率降低使电镀速率减小。 (9)滚筒必须使用耐 89～90℃的材料，否则采用酸性镀液。

(10)温度过高，游离碱过多，需使用较高电流密度，否则阳极不易形成黄绿色。 6.碱性锡镀液的配方 (1)钠液配方 锡酸钠 90 g/l 氢氧化钠 7.5 g/l 醋酸钠 0～15 g/l 过氧化氢 依需量 g/l< 液温 60～80 g/l< 液压 4～8 Volt 分析锡含量 37.5 g/l PH 0.2

电流密度 3～11 A/dm2 电流效率 100% 面积比 2:1

阳极 锡 槽电压 6 Volt (2)硫酸液 SnSo4 54～69 g/l 硫酸 100～75 g/l

甲酚磺酸 C7H6OH.HSO3 100～120 g/l B-柰酚 1～1.25 g/l 凝胶 2～2.5 g/l 液温 25℃

电流密度 27～32 A/dm2 电流效率 100﹪ 面积比 1:1 阳极 锡 液压 6～12 Volt 7.高速锡镀液 氯化锡 SnCl2 63 g/l 氟化钠 NaF 25 g/l 二氟氢钾 KHF2 50 g/l 氯化钠 NaCl 45 g/l 电流密度 45 A/dm2 PH 2.7

甲基磺酸盐镀锡液性能研究 O 前言

锡是一种银白色的金属，具有抗腐蚀、无毒、易钎焊、柔软和延展性好等优点，锡镀层耐有机酸，与硫及硫化物几乎不起作用，具有较好的抗腐蚀性能。目前使用的镀锡工艺主要有酸性硫酸盐镀锡、苯酚磺酸镀锡、卤化物镀锡、氟硼酸镀锡和碱性镀锡等。硫酸盐镀锡电流效率高，沉积速度快，原料易得，成本低廉，是最重要的镀锡工艺之一；卤化物镀锡主要用于钢板的快速电镀，镀液比硫酸盐镀锡液稳定，且能在相当宽的镀液浓度范围内进行电镀；苯酚磺酸镀锡工艺成分简单，操作容易，维护方便，适应性强，但镀层外观粗糙，孔隙很多，抗蚀性差，在实际使用中，是在镀件施镀后再经过软熔处理；氟硼酸盐镀锡的优点是

电流密度范围宽，沉积速度快，分散能力好，能镀出光亮的细晶镀层，但氟硼酸盐的成本高，且有一定的腐蚀性和毒性；锡酸盐镀锡工艺的主要特点是分散能力比酸性镀锡好，溶液呈强碱性，对钢铁基体不腐蚀，又有一定的去油能力，因而特别适合于镀形复杂的零件。

甲基磺酸盐镀锡是近年来出现的新镀锡技术，该镀锡液可在宽电流密度范围内获得均匀的镀层，且生产效率等同于甚至超过卤化物镀液体系，而无氟化物沉淀产生。在化学需氧量(COD)方面，甲基磺酸盐镀锡液的COD是苯酚磺酸镀液的l／3，甲基磺酸盐镀锡液无毒及完全生物降解，废水处理简单，不含氰、氟或游离酚等有毒物质，沉积物产生率低，已逐步替代了传统的镀液。

本研究主要针对甲基磺酸盐镀液性能以及镀层性能进行了研究，为实际镀锡生产提供技术支持。 l 实验方法

实验中采用规格为300mm×100mm×O.5mm的普通钢铁试片作为实验材料。

研究中首先对预镀试样进行电解除油和电解酸洗前处理，处理后的试样进行甲基磺酸盐镀锡，镀锡后试样进行软熔处理。在甲基磺酸盐镀锡研究中，采用赫尔槽试验确定电流密度，电镀温度，并采用远近阴极法、内孔法测定甲基磺酸盐镀锡体系的分散能力和覆盖能力，采用重量法测定了甲基磺酸盐镀锡体系的电沉积速率，使用库仑计来测量电流效率。

采用CHl650A电化学工作站研究甲基磺酸盐镀锡的电极过程，并采用53X型正置金相显微镜及SSX-550型扫描电镜(SEM)研究了不同工艺条件下镀层表面形貌的变化。 2结果与分析

研究中通过赫尔槽试验确定了甲基磺酸盐镀锡的电流密度为1.5A／dm2，通过对比试验确定了电镀工艺参数电镀时间10s，电镀温度45℃，在此工艺条件下镀锡液的电导率、分散能力和覆盖能力等见表1。

2.1 电解液的极化能力

在不同温度下甲基磺酸盐镀锡液的极化曲线见图1。

由图可以看出，在不同温度下甲基磺酸盐镀锡液的极化曲线非常接近(即镀层沉积速率相差不是很大)，比较而言在45℃=时的极化能力略优于30℃和60℃=时的极化能力。镀液的极化性能很大程度上决定了镀层的结晶情况，极化能力若大则可使镀层晶粒细化，反之则粗，极化性能相近，那么两者所得镀层形貌也应相似，图2是在30℃=(图2(a))和45℃(图2(b))时镀层的电镜形貌图，可看出得到的镀层晶粒粗细程度非常相近。

2.2添加剂对镀层的影响

在可溶性阳极的甲基磺酸盐镀锡体系中，分别研究了有无添加剂情况下的阴极过程，结果见图3，图4。

由图3可以看出，曲线1斜率比曲线2的斜率大，说明有添加剂镀液的阴极极化增大。由图4可知，无添加剂的循环伏安曲线1从稳定电位约-0.42V开始负扫描至-0.51V，阴极电流迅速增大，此过程阴极表面并未沉积上镀层却有大量冒气泡逸出，说明此时阴极反应主要为析氢反应，电位继续往负扫描至-0.55V时出现一很明显的还原峰，此时已达到sn2+离子的析出电位，发生强烈的锡沉积，当电位往负扫描，阴极电流保持很小的幅度继续缓慢增大并未再出现明显的还原峰，还原峰的出现是因为剐发生锡的电沉积瞬间电极附近Sn2+离子浓度最大，浓差极化小。反向正扫描时，阳极电流平稳缓慢增加，至-0.50V时阳极电流迅速增大是因为发生了析氧反应。有添加剂的循环伏安曲线2形状跟曲线1非常类似，说明发生的电极反应基本相同，除了出现锡电沉积时的初期还原峰外再也没有出现其它还原或氧化峰，所以可断定该体系中有机添加剂并未发生氧化和还原过程，只是与锡离子发生单一的络合过程和在电极表面的吸脱附，但观察发现两曲线的阴极还原峰位置不同，曲线2的还原峰电极电位比曲线1还原峰电位值负移了大约30mv，所以有机添加剂的加入提高了锡离子的析出电位。

图5是有无添加剂时镀层的微观形貌，可以明显看出添加剂的加入使镀层的结晶状况明显改善，未加添加剂时镀层形貌粗糙，晶体颗粒粗大；加入添加剂后，镀层外观变得光洁细腻，晶体颗粒也变得细致.

3 结论

通过对甲基磺酸盐镀液性能进行分析研究后可得到如下结果。

(1)镀液在45℃时的电导率为176 ms／cm，镀液的分散能力和覆盖能力分别为97.8％，82.4％，表明该电镀液的导电性以及分散能力和覆盖能力良好。

(2)在不同温度下甲基磺酸盐镀液的极化能力相似，在45℃时的极化能力好。

(3)在甲基磺酸盐镀液中加入添加剂，比无添加剂的镀液极化阻力大，沉积速率慢，有利于晶核数目的增加且镀层结晶细致。