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錫電鍍的原理、應用與分類(lèi)綜述
發(fā)布時(shí)間:2022-07-06 瀏覽 2491次

 摘要:電鍍錫材料以熔點(diǎn)低、無(wú)毐以及良好的耐腐蝕性和延展性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應用與包裝、電子、五金等行業(yè),從錫電鍍原理開(kāi)始,概述錫的應用與分類(lèi)。

 
關(guān)鍵詞:電鍍錫;優(yōu)點(diǎn);原理;應用;分類(lèi)
 
0前言
 
錫是一種銀白色的金屬,原子量為118.7,密度為7.38g/cm3,熔點(diǎn)為232°C,二價(jià)錫的電化當量為2.12g/A·h,四價(jià)錫的電化當量為1.107g/A·h。錫在常溫下對許多氣體和弱酸或弱堿的耐腐蝕能力較強。 在高溫下(溫度高于150°C時(shí)),錫能與空氣作用生成Sn0和Sn02,錫迅速氧化揮發(fā)。錫與稀的尤機酸作用緩慢,而與許多有機酸不起作用,加之其 具有熔點(diǎn)低、能與許多金屬形成合金、無(wú)毒、耐腐蝕、延展性良好以及外 觀(guān)漂亮等優(yōu)勢,廣泛應用于馬口鐵、合金制造、印刷電路板、五金等行業(yè)。
 
1電鍍原理
 
電鍍是指通過(guò)電化學(xué)方法在固體表面沉積一薄層金屬或合金過(guò)程。在 進(jìn)行電鍍時(shí),將被鍍件與直流電源的負極相連,欲鍍覆的金屬板與正極相 連,當直流電通過(guò)兩電極及兩極間含金屬離子的電解液時(shí),電鍍液中的 陰、陽(yáng)離子由于受到電場(chǎng)作用,發(fā)生有規則的移動(dòng),陰離了移向陽(yáng)極,陽(yáng) 離廣移向陰極,這種現象叫“電遷移”。此時(shí),陽(yáng)極極板氧化成金屬離 廣,并以濃差擴散的方式遷移至陰極,在陰極還原沉積成鍍層。
 
一般認為電鍍錫過(guò)程分為4個(gè)步驟: ①含錫離子(酸性電鍍時(shí)為錫陽(yáng)離子、 堿性電鍍時(shí)為錫酸根陰離子〉在電場(chǎng)力和 濃差極化的作用力下,向電極表面擴散; ②含錫離子脫去表面的配離子,在電場(chǎng) 力的作用下㈦電極表面的雙電層內進(jìn)行遷移:③含錫離子在電極表面接 受電子,形成吸附原子;④吸附原子向晶格內嵌入(形成鍍層)。在這 四個(gè)的反應過(guò)程中,最慢步驟的速度為總反應的控制速度,即電鍍過(guò)程中 的沉積速度。含錫離子在經(jīng)歷①~③階段放電后,在電極表面形成吸附原這些吸附原子通過(guò)衷面擴散到達晶體生長(cháng)線(xiàn)上,再沿生長(cháng)線(xiàn)到生長(cháng)點(diǎn) 匕冏定并進(jìn)入晶格。
 
2錫電镲的主要應用
 
根據電鍍錫材料的特性,錫電鍍主要應用于包裝行業(yè)、電子行業(yè)、制 造合金、以及五金電器等。包裝行業(yè)應用最多的為馬口鐵,馬口鐵是兩面 都鍍上一層很薄(0.0025~0.0003毫米)的錫的薄鋼板或鋼帶。馬口鐵所用的鋼材主要為低碳軟鋼,厚度為0.15~0.49毫米。因前電鍍法生產(chǎn)的約 占98%以上。馬口鐵其優(yōu)良的可焊性,在電子行業(yè)有著(zhù)較為廣泛的應用, 目前常見(jiàn)的有電腦、手機以及各種家電等;以其良好的可加工性、無(wú)毒以 及美觀(guān)性,在包裝和五金電器行業(yè)也有較好的應用,在包裝行業(yè)中,主要 使用的是食品和飲料的包裝,其錫用量占世界錫消費量的30%左右;以其 易于形成合金的特性,在制造合金中也有著(zhù)廣闊的用途,制造合金主要產(chǎn) 品有錫鉛焊料、錫青銅、軸承合金和其他合金,錫鉛焊料以其良好的焊性,在日益發(fā)展壯大的電子工業(yè)中的應用前景十分被看好,錫青銅則足 種古老的產(chǎn)品,在青銅時(shí)代就開(kāi)始用于制造工具、武器和工藝品,3前錫 消費量6%的錫用于配制錫青銅。以其表面滯留潤滑油膜的性質(zhì)和良好的 耐腐性能的特性,成為制造軸承的理想材料,含錫的軸承合金主要釘、鋁 錫合金、巴氏合金和錫青銅。
 
3錫鍍展特性、鍍鴒的分類(lèi)
 
3.1錫鍍層特性
 
錫鍍層之所以能廣泛的應用于馬口鐵、印刷板、五金等行業(yè),是由其 以下特性決定的:
 
1、穩定性高。錫表面有一層致密的氧化物薄膜,故在常溫下的耐腐 性較好,能在普通和受工業(yè)污染的腐蝕性環(huán)境中仍能保持良好的外觀(guān);
 
2、錫的標準電位比鐵正,且無(wú)毒,故常用作食品和飲料容器的保護層;
 
3、錫導電性和可焊性好。在強電部門(mén)以其良好的導電性可以錫代替 銀作導電鍍層,從而達到降低成本的作用;在弱電部門(mén)以其良好的可焊性 在電子元件器件的引線(xiàn)、印刷電路板也用鍍錫;銅導線(xiàn)上鍍錫除提供可焊 性外,還以其良好的穩定性,在絕緣材料中有著(zhù)隔離硫的作用;其良好的 展性,在軸承金屬鍍錫可起密合和減磨的作用;在汽車(chē)活塞環(huán)鍍錫和氣“ 壁鍍錫可防止滯死和拉傷;
 
4〕鍍錫后在232°C以上的熱油中重熔處理,可獲得光澤的花紋錫以,可用作裝飾鍍層。
 
但是,錫從-13°C起結晶開(kāi)始變異,到-30°C足完全轉變?yōu)?種非品形 的同素異構體錫或灰錫),俗稱(chēng)“錫瘟”,存資料報道,某國在南極 考察時(shí),所使用的錫包裝盒全部發(fā)生“錫瘟”,給當時(shí)考察隊帶來(lái)了 -定 不便,但是在正常溫度下,“錫瘟”發(fā)生的兒率是比較低的,仵特殊條竹 下,如低溫很低的情況,也可使錫與少景的銻或鉍共沉積,即可何效抑制 這種變異。同時(shí),錫同鋅、鎘鍍層樣,在高溫、潮濕和密閉條件下能松 成“晶須”,其生長(cháng)機理因前并不是很清楚,一般解釋為:①鍍層存在內應力所致;②鍍層與基體應力所致;③鍍層雜質(zhì)元素所致等。由于“晶須”的存在,小型化的電子元件存在短路的危險,工業(yè)應用常通過(guò)兒 沉積鉛錫合金來(lái)抑制“晶須”的生咬,但是隨著(zhù)國家對鉛的使用限制日益 嚴格,純錫鍍層、錫鉍合金鍍層以及錫銀合金鍍層等可焊性替代錫鉛鍍^ 的研究也日益增加。
 
3.2鍍錫的分類(lèi)
 
以使用主鹽區分。以電鍍所使用的主鹽不同,可將錫電鍍分為 堿性鍍錫和酸性鍍錫。酸性鍍錫的主鹽奮:硫酸鹽鍍錫、氟硅酸、高氣 酸、氟硼酸、氯化物、甲基磺酸鹽、氨基磺酸鹽等,而堿性鍍錫的主鹽中 要為錫酸鉀和錫酸鈉兩種。


 

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