安徽大地熊新材料股份有限公司 安徽合肥 231512
摘要：笔者按电镀是目前公认的高污染、高能耗和高浪费“三高”企业，有过电镀实践的人都知道电镀生产中环境差，产品质量波动大，理论与实践相结合的人才非常缺乏，笔者近二十年的电镀现场工作经验诉之于众，与同行共勉，本文通过对电镀锡的工艺条件的分析，现代体系过程管理方法的运用，希望在电镀锡现代化生产中有借鉴意义。
关键词：电镀锡 工艺技术
一、电镀锡的特点
锡具有银白色的外观，原子量为118.7，密度为7.3g/cm3,熔点为232℃，原子价为二价和四价，故电化当量分别为2.12g/A· h和1.107g/A· h，电镀锡的应用非常广泛，锡具有抗腐蚀、耐变色、无毒、易钎焊、柔软、熔点低和延展性好等优点，具有化学稳定性高，在大气中不易变色，在电化序中锡的标准电位比铁正，对钢铁来说是阴极性镀层，只有在镀层无孔隙时才能有效地保护基体，通过特殊的前处理工艺，在复合材料表面形成结合牢固、光亮、致密、均匀、连续的合金镀层。理论上在有焊接和电的传输上均可能需要电镀锡。本文针对目前实际应用中最多的光亮酸性镀锡应用展开论述。
二、电镀锡的工艺
1.目前生产中前期用的大都为碱性镀锡，后来酸性镀锡添加剂发明后基本上取代了碱性镀锡，为此总结了它们的各自优缺点
2、镀液类型：
1、碱性镀锡：优点：1、成分简单；2、镀层细致孔隙少；3、对杂质容忍度大；4、镀层易钎焊，缺点：1、电流效率低；2、热能电能消耗大；3、不易形成光亮镀层；4、阳极行为影响大
1.2、酸性镀锡：优点：1、电流效率高电流密度大；2、无需加热、镀液较稳定；3、镀层可形成全光亮；4、对杂质容忍度大，缺点：1、分散能力稍差；2、孔隙率较高；3、钎焊性稍差；4、设备要求耐酸材料
3、电镀溶液的配制方法
如配制一个100L的电镀槽，所用的药剂均在化学纯级以上，在镀槽中加入1/3（约35L)的纯水，加入计算量的硫酸(10L),缓慢加入此时放出大量的热，先在镀液里挂几根锡条，在40-50℃时加入计算量的硫酸亚锡（4Kg)并不断搅拌（不可能压缩空气搅拌），正常计算药量时采取中上限的值添加，用不含氯的颗粒活性碳1-2g/L搅拌30-40分钟后沉淀2-4小时过滤，加入适量的添加剂搅拌均匀后电解2-5小时试镀。
4.各成分的作用
（1）硫酸亚锡。主盐，在允许范围内采用上限可提高阴极电流密度，加快沉积速度；但浓度过高分散能力下降，镀层色泽偏暗。对挂镀其浓度适当上调但复杂工件要降低，具体以产品的外观是否良好，镀层均匀为基准。
（2）硫酸。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆具有防止亚锡水解、降低亚锡离子活度、提高溶液导电性能、提高阳极电流效率等作用，当硫酸不足时，亚锡离子易氧化成四价锡，发生如下水解反应：
SnSO4+2HO2⇆ Sn(OH)2↓+H2SO4
Sn(SO4)2+4H2O ⇆ Sn(OH)4↓+2H2SO4
从相关理论上得知硫酸抑制消解的作用可分为三个浓度区：H2SO4<70g/L时，镀液稳定时间最短；H2SO4为70g/L-250g/L镀液的稳定时间随浓度升高而行长；H2SO4>250g/L时，镀液能在数月或一年内保持着清亮而不混浊，这可能是足够的硫酸与四价锡盐生成了H2Sn（SO4)3之故。生产中不宜用极高的硫酸浓度，过高有降低阴极电流效率，带出损失多，废水处理费用增加等问题。
（3）添加剂，市售的添加剂已经比较成熟，品种也多，每家的品质是不一样的，其性价比要通过实践才能得出结论，其小量的霍尔槽实验不一定出结果。主要成分为β-萘酚和明胶等有机物配成其主要作用为镀层结晶细致提高镀液的分散能力；市场有比较成熟的稳定剂和处理剂，稳定剂的原理为由羟基羧酸盐等络合剂还原剂，抗氧化剂和电位调节剂等两种或两种以上物质复配而成的，能显著提高镀液的稳定性。处理剂为一种高分子的絮凝剂，能使镀液里的小颗粒沉淀分层。
其添加量由霍尔槽实验和实际的生产产品综合确定，目前我司的一款稳定剂的添加量为30-50ml/KA· h。
三、工艺过程管理
1.目前现场管理采取目视化、标准化管理看板进行管理，其管理方法效果得到国际顶级客户的认可，由于5S是国际上公认的管理基础，在我国已经得到有效执行，这里简要做下说明。目视化主要为对现场要标识清楚，如设备状态要有对应的状态而不仅仅是名称，现在的我司主要生产设备现场使用6个状态卡，运行、待机、保养、维修、停机、停用，对工程工艺每一步骤必须有QC工程图，明确生产步骤，控制要点在主要步骤使用防水卡片予以明示。标准化主要为各生产过程文件化，其文件的书写要以图片为主，格式统一给操作者一目了然的感觉，便于把复杂的工艺执行到位。笔者到电镀相关的工厂发现竟然有同一操作不同标准的操作，其员工每个人的总结不一，其生产的产品质量不稳定是必然的结果。管理看板主要为日常管理、绩效和问题点展示所用，明确的组织架构，相关人员职责分工明确，每班/日/周/月的产量质量异常情况在管理看板上一目了然。
2.镀液维护要点
（1）为保证温度的正常优选钛管在槽壁运行风冷式或水冷式恒温箱。
（2）阳极应使用99.995%的锡板，纯度过低会使用镀液寿命降低，产品质量下降。
（3）过滤生产前要开，并不能使用空气进入镀液，否则会加速四价锡水解。
（4）对于钢铁件来说要先用铜或镍打底并要防止黄铜中锌的带入，防止出现斑点和灰暗的表面，酸性镀液对氯、硝酸根、铜、铁等离子有明显影响，要注意防范。
4.常见问题的解决办法
故障现象
1、局部无镀层；可能原因：1.前处理不良2.光亮剂过多；纠正办法：1.改善前处理2.小电流电解处理
1、镀层发雾；可能原因：1、四价锡过多2、杂质多3、光亮剂分散产物多；纠正办法1、用处理剂2、小电流电解处理3、用活性碳过滤
2、镀层发黄；可能原因：1、镀后清洗不净2、电流密度过高3、温度过高；纠正方法：1、清洗要充分2、降低电流密度3、检查冷却装备
3、镀层粗糙；可能原因：1、电流密度大2、电解液中有悬浮杂质；纠正方法：1、降低电流密度2、过滤杂质
5、锡镀层退镀
1.化学法：硼酸：8%；氢氟酸：50%；硝酸：10%；自来水：
2.化学法：三氯化铁80克/升；硫酸铜 120克/升；冰醋酸 350克/升：双氧水适量：温度室温：时间退净为止
3.电解法：氢氧化钠 150-200克/升；氯化钠 15-30克/升；阳极电流密度1-5安/平方分米；阴极材料普通钢板时间退净为止；盐酸10%；温度室温
参考文献
[1]《电镀手册》张允诚 胡如南 向荣等 国防工业出版社2007年1月第3版.
[2]《简明电镀工手册》天津市电镀工程学会 天津市电镀研究所编 机械工业出版社2000年9月第1版.
[3]《电镀添加剂实用技术》方景礼 袁车伟 沈品华编著 郭鹤桐主审化学工业出版社.
[4]《电镀工操作技能与考核》机械工业部统编 机械工业出版社1999年5月第1版.
论文作者:夏俊洋1,时宗华2,王守春3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/18
标签：镀层论文; 电流论文; 硫酸论文; 镀锡论文; 密度论文; 杂质论文; 阴极论文; 《基层建设》2018年第2期论文;