第一節(jié)　電鍍錫鉛合金

錫鉛合金鍍層呈淺灰色，較柔軟，孔隙率低，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐蝕性高，可焊性好。合金層中錫含量不同時(shí)，其性能和用途也各不相同。

在鋼帶上電鍍一層含錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～15%的合金鍍層，可提高防腐能力、焊接性、與油漆的結(jié)合力，并有一定的潤(rùn)滑性。含錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%～20%的合金鍍層，可用作軸承減磨鍍層。含錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～40%的合金鍍層，可用于提高電子元器件引線的可焊性。含錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%～63%的合金鍍層，可用作印刷版的抗腐蝕和焊接鍍層。在純錫層中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～3%的鉛合金成分，能防止生長(zhǎng)錫須。

工業(yè)上廣泛使用的是氟硼酸鹽溶液，檸檬酸溶液近年來(lái)在生產(chǎn)中也有實(shí)際應(yīng)用，部分使用的還有烷基磺酸鹽溶液，焦磷酸鹽溶液、氨基磺酸鹽溶液等在工業(yè)上尚未正式應(yīng)用。

一、氟硼酸鹽鍍錫鉛合金

氟硼酸鹽鍍錫鉛合金溶液成分簡(jiǎn)單，可以得到各種成分的合金鍍層。使用高均鍍能力鍍液時(shí)，均鍍能力可達(dá)80%，能滿足印刷版小孔電鍍的要求。加入合適的添加劑能得到光亮鍍層。溶液維護(hù)簡(jiǎn)單，鍍層成分容易控制，能使用合金陽(yáng)極。

但是，氟硼酸鹽溶液腐蝕性強(qiáng)，廢水處理較為復(fù)雜，成本高。

1．鍍液組成和工藝條件

典型的氟硼酸鹽鍍錫鉛合金鍍液組成及工藝條件見(jiàn)表13－1。

表13－1　典型的氟硼酸鹽鍍錫鉛合金鍍液組成及工藝條件

2．鍍液中各組成的作用

(1)鉛離子和錫離子:是鍍層中的合金成分，而二價(jià)錫離子對(duì)鍍層組分影響最大，改變二價(jià)錫離子，可控制鍍層中鉛的含量。

(2)氟硼酸:主要作用是保證錫鉛合金陽(yáng)極正常溶解，可使鍍層結(jié)晶細(xì)致，延緩二價(jià)錫水解，穩(wěn)定電解液。

(3)膠體物質(zhì)、添加劑、光亮劑:主要是改善鍍層的均鍍能力，使結(jié)晶細(xì)致，提高鍍層光亮度。

3．工藝條件的影響

(1)陰極電流密度:提高陰極電流密度可以提高鍍層的沉積速度，但過(guò)高的電流密度將導(dǎo)致鍍層粗糙、疏松，甚至呈樹(shù)枝狀燒焦。此外，當(dāng)電流密度提高時(shí)，將偏離平衡共沉積，有利于電位較負(fù)的錫析出，鍍層中錫的相對(duì)含量增加，但增加量很小。

(2)溫度:升高鍍液溫度，會(huì)加速Sn²⁺的氧化反應(yīng)而生成Sn⁴⁺，同時(shí)也會(huì)加速添加劑的分解和光亮劑的消耗，致使鍍液渾濁和鍍層粗糙。所以，通常將溫度控制在15～20℃。目前，國(guó)內(nèi)外已在開(kāi)發(fā)寬溫光亮劑，其鍍液溫度可適當(dāng)提高。

(3)陽(yáng)極:電鍍過(guò)程中，陽(yáng)極溶解電流效率接近100%，幾乎不發(fā)生陽(yáng)極鈍化現(xiàn)象。因此，合金陽(yáng)極的成分應(yīng)與要鍍的鍍層成分大致相同，陽(yáng)極純度應(yīng)在99.9%以上。在光亮鍍Sn—Pb合金時(shí)，陽(yáng)極電流效率高于陰極，為防止鍍液中金屬離子濃度的升高，可使用石墨或鍍鉑鈦板等不溶性陽(yáng)極。另外，為了減少Sn⁴⁺的生成，也應(yīng)避免采用空氣攪拌。

4．溶液的配制

(1)根據(jù)配制體積，分別計(jì)算出氟硼酸鉛、氟硼酸亞錫、氟硼酸等的用量。

(2)分別溶解以上三種藥品，然后在鍍槽內(nèi)混合。

(3)加水至配制體積，然后加入其他成分，攪拌均勻后試鍍。

注意:明膠用冷水浸泡12h以上，再用熱水溶解后加入。

5．鍍液的維護(hù)與雜質(zhì)的去除

(1)鍍液的維護(hù)。

①用與鍍層成分相同的陽(yáng)極和聚丙烯織物陽(yáng)極套。陽(yáng)極可以用鑄造的、壓延的或用球形陽(yáng)極。

②經(jīng)常分析調(diào)整鉛、錫離子含量，以維持正常的合金成分。注意:溶液中二價(jià)錫離子含量越高，電流密度越高，鍍層含錫量越高。

③溶液中吊一個(gè)硼酸袋，以免產(chǎn)生游離的氫氟酸。

④不能使用空氣攪拌，以防Sn²⁺氧化。

(2)雜質(zhì)的去除。

①每年用活性炭處理3～4次，每次用10～15g/L的活性炭，使溶液變?yōu)闊o(wú)色，再重新加添加劑。平日可用霍爾槽幫助調(diào)整添加劑含量。

②防止帶入銅雜質(zhì)，以免低電流密度區(qū)發(fā)黑，產(chǎn)生半潤(rùn)濕問(wèn)題，銅雜質(zhì)可用低電流密度電解除去。

6．常見(jiàn)的故障及排除的方法(表13－2)

表13－2　電鍍鉛錫合金常見(jiàn)故障及排除的方法

續(xù)表

二、檸檬酸光亮鍍錫鉛合金

檸檬酸體系鍍液避免了氟硼酸鍍液污染環(huán)境的缺點(diǎn)且鍍液穩(wěn)定，對(duì)各類(lèi)雜質(zhì)敏感性小，維護(hù)方便，鍍層光亮、細(xì)致、均勻，可焊性好，能滿足各種條件的使用要求，抗二氧化硫腐蝕能力優(yōu)于鍍銀。對(duì)不同材料，應(yīng)選用不同的中間鍍層(如鍍鎳、鍍銅)以提高耐蝕能力，并可防止產(chǎn)生“錫擴(kuò)散、錫晶須”現(xiàn)象。這種體系的鍍Sn—Pb合金已獲得了實(shí)際應(yīng)用。

1．鍍液組成及工藝條件

檸檬酸光亮鍍錫鉛合金工藝條件見(jiàn)表13－3。

表13－3　檸檬酸光亮鍍錫鉛合金工藝條件

續(xù)表

①上海通訊設(shè)備廠等單位研制。

2．鍍液中各組成的作用

(1)氯化亞錫和醋酸鉛:是主鹽，其濃度取決于所需鍍層的成分。但應(yīng)注意，添加劑的加入會(huì)改變離子的陰極析出方式，故鉛的沉積速度往往低于錫的沉積速度，因此，溶液中的錫鉛比要低于鍍層的錫鉛比。

(2)檸檬酸:是錫的配合劑，增加陰極極化。

(3)醋酸銨或EDTA－2Na:是鉛的配合劑。

3．工藝條件的影響

(1)pH值:pH值過(guò)低，檸檬酸絡(luò)合能力減弱，造成鍍層粗糙;pH值過(guò)高，鍍液的穩(wěn)定性降低，鍍液渾濁，鍍層外觀質(zhì)量下降。因此，硼酸作為緩沖劑加入，以保持一定的溶液pH值，檸檬酸與醋酸銨也有一定的緩沖作用。

(2)溫度:溫度對(duì)光亮劑在陰極上的吸附有明顯影響，提高溫度可適當(dāng)減少光亮劑的用量;溫度超過(guò)35℃時(shí)，鍍液不穩(wěn)定，出現(xiàn)渾濁，鍍層外觀變差。鍍液的溫度最好控制在10～25℃。

(3)電流密度:陰極電流密度增加，可導(dǎo)致鍍層中Sn量增加;由于陽(yáng)極電流效率大于陰極電流效率，陽(yáng)極電流密度的增大，也將導(dǎo)致鍍液中金屬離子濃度增加過(guò)快，易造成鍍液中錫鉛比例失調(diào)。因此，應(yīng)將電流密度控制在工藝條件確定的范圍內(nèi)。

另外，對(duì)于光亮鍍Sn—Pb合金鍍層來(lái)說(shuō)，鍍液中必須加入一定的光亮劑。

4．溶液的配制

(1)根據(jù)配制體積，分別計(jì)算出氯化亞錫、檸檬酸等，加熱溶解。

(2)稱取計(jì)量的醋酸鉛，加入已溶解好的溶液中。

(3)在攪拌的狀態(tài)下加入光亮劑等添加劑。

(4)稀釋到規(guī)定的體積，過(guò)濾試鍍。

5．鍍液的維護(hù)與雜質(zhì)的去除

(1)鍍液的維護(hù)。

①加強(qiáng)零件的鍍前處理。防止油污、銹跡帶入鍍槽，惡化鍍液。

②每周對(duì)鍍液的主要成分分析一次，并及時(shí)調(diào)整至工藝范圍。

③堅(jiān)持每天打撈掉入鍍槽的零件。防止雜質(zhì)的積累，污染鍍液。

④每季度對(duì)鍍液進(jìn)行一次大處理。

(2)雜質(zhì)的去除。

①硫酸根:硫酸根在溶液中生成白色硫酸鉛沉淀，懸浮于溶液中，使鍍層灰暗，析氫增加，可過(guò)濾除去。

②四價(jià)錫:四價(jià)錫過(guò)多會(huì)使鍍液出現(xiàn)渾濁，電流效率降低，鍍層發(fā)脆，應(yīng)過(guò)濾除去。

③金屬雜質(zhì)銅、鋅等:金屬雜質(zhì)，特別是銅，使陰極析氫增加，鋅使鍍層發(fā)黑且影響鍍層的可焊性，應(yīng)電解除去。

④微量硝酸根:微量硝酸根使鍍層發(fā)暗，用電解法除去。

6．常見(jiàn)的故障及排除的方法

電鍍鉛錫合金常見(jiàn)故障及排除的方法見(jiàn)表13－4。

表13－4　電鍍鉛錫合金常見(jiàn)故障及排除的方法