添加剂对甲基磺酸盐镀锡液性能的影响探讨

添加剂对甲基磺酸盐镀锡液性能的影响探讨

饶泽华

中山中粤马口铁工业有限公司广东中山528437

摘要：甲基磺酸盐镀锡液具有环保性能佳、性能优良与生产效率较高的特点，其属于一种新型的镀锡液。在本次研究中，运用电化学测试方式针对添加剂对甲基磺酸盐镀锡液基本性能所产生的影响予以分析。从具体的结果来看，加入添加剂之后，能有增强锡离子析出电位的能力，对此，以下就其中的细节内容予以探究。

关键词：添加剂；甲基磺酸盐镀锡液；性能

甲基磺酸盐镀锡沉积速度比较快，且具有毒性小、环保价值高、耐腐蚀性强、电流效率极高等多种优势，因此，其在我国实际生产中得到了广泛的应用。然而，其分散性差，光亮区域的范围狭小，若想处理此项问题，行业研究者就甲基磺酸盐镀锡液中的添加剂进行深度的研究与开发，旨在增强镀层与镀液的实际性能，其取得了理想的应用效果。在此次研究中，选取几种有机添加剂，将其应用在甲基磺酸盐镀锡的配方内，运用电化学测试、循环伏安与赫尔槽实验等多种方式来全面分析添加剂对甲基磺酸盐镀锡性能所产生的影响，从而为现代化工业领域镀锡生产工作提供重要的技术条件。

1实验

1.1实验材料与药品

选取OP乳化剂作为分散剂，选择试剂A、B作为光亮剂，准备工业用甲级硫酸（MSA）与甲级硫酸亚锡（MSAS）[1]。阴极应选择紫铜片，（若为赫尔槽试片，其规格为100.0mm×70.0mm×0.5mm，若为其他质地则规格为50.0mm×25.0mm×0.5mm），而阳极则选择纯锡板，其纯度要保持在99.9%。

1.2工艺基础条件

所选择的基础镀液为30.0g/L的甲级磺酸亚锡（以Sn2+），155.0g/L的甲级磺酸[2]。

1.3工艺操作流程

除油操作→水洗处理→酸洗处理（要求选择的盐酸体积分数比是1:1）→再次水洗处理→酸碱中和处理（选择的NaOH溶液质量分数是3.0%）→第三次水洗处理→活化处理（选择的甲级磺酸溶液质量分数是10.0%）→镀锡操作→水洗操作→中和处理（所选择的Na3PO4溶液质量分数控制在5.0%-10.0%，温度控制在60℃-90℃）→最终的水洗处理→干燥操作。

1.4性能检测

实施赫尔槽实验，选择的赫尔槽标准为250.0mL，要求在1A电流条件下实施电镀，电镀时长10.0min[3]。对镀液深镀能力、分散能力进行测定时，应选择内孔法与远近阴极法。在对镀液循环伏安曲线与阴极极化曲线进行测量时，主要是选择CHI760C型号的电化学站。利用三电极系统，在整个系统中，工作电极选择纯铜试片，将高密度石墨片作为辅助电极，将饱和甘汞电极（即SCE）设定为参比电极，其中，电位扫描的基本速率控制到10.0mV/s。

2结果与讨论

2.1不同物质对镀液阴极极化曲线所产生的影响

图1加入不同物质的镀液极化曲线

在上图中，“1”代表基础镀液；“2”代表基础镀液与9.0mL/L的OP乳化剂；“3”代表基础镀液与0.5mL/L的试剂A；“4”代表基础镀液与5.0mL/L的试剂B；“5”代表基础镀液、0.5mL/L的试剂A与9.0mL/L的OP乳化剂；“6”代表基础镀液、0.5mL/L的试剂A、9.0mL/L的OP乳化剂与5.0mL/L的试剂B。通过对上图极化曲线的分析，了解到各类曲线都是代表在基础镀液中进行单独或复合条件下加入OP乳化剂、试剂A与试剂B而形成的极化曲线[4]。基础镀液中无添加剂，此时，Sn2+起初还原沉积电位大约是-0.435V，其峰值电流的密度参数是80.0mA/cm2。若将OP乳化剂添加到基础镀液之中，此物质会吸附到阴极铜基体之上，势必会对Sn2+放电析出形成阻碍，因而，Sn2+起初沉积电位会负移到-0.458V，其峰值的电流密度最降到20.0mA/cm2。将试剂A加入到基础镀液之中，此时，Sn2+起初沉积电位会负移到0.22V，会严重抑制电流峰，甚至到电流峰消失，可见，将试剂A加入到镀液之中，其所产生的阴极极化效果要明显大于OP乳化剂。将试剂B加入到基础镀液之中，Sn2+起初沉积电位会逐步下降，约-0.460V，其和加入OP乳化剂时的电位值相当，然而，其峰值电流密度下降幅度也比较小，由此可见，加入B试剂，对Sn2+还原沉积所起到的作用是比较小的。由此可见，将试剂A、OP乳化剂加入到基础镀液之中，能让镀液阴极极化程度得到明显的增加，若将其共同加入镀液，二者产生协同性吸附效果，会大大增加锡电沉积阻力[5]。

2.2复合添加剂对镀液电化学性能所产生的影响

结合前期的相关实验结果，可将试剂A、试剂B与OP乳化剂三种物质进行科学配制，进而制作成复合添加剂，体积比例控制在1：10：18。对此，将复合添加剂加入到基础镀液之中，形成了一定的镀液阴极极化曲线，详见图2。在图2中，“1”代表基础镀液；“2”代表基础镀液与8.0mL/L的添加剂；“3”代表基础镀液与14.0mL/L的添加剂；“4”代表基础镀液与20.0mL/L的添加剂。

图2极化曲线

由图可知，复合添加剂的体积分数不同，其所产生的极化能力也存在着差异，都可增大镀液阴极极化力度，进而达到改善锡电沉积的目的，能确保镀锡层的平整度。若甲级磺酸盐镀锡液内未添加相应的添加剂，等到Sn2+析出电位到其首个还原电流峰之时，动力学来控制阴极极化。当电位逐步向负方向移动时，由扩散来控制阴极极化。将添加剂加入到基础镀液之中，阴极极化起初，鉴于添加剂未能彻底与阴极表面吸附，在此种情况下，阴极极化会受到动力学来控制。若添加剂能够强烈的吸附到阴极表层时，尤其OP乳化剂，可适度对锡沉积产生相应的抑制效果，还会对溶液内活性Sn2+的扩散与迁移产生阻碍，最终会使得界面内的Sn2+质量浓度会大大降低，进而会产生相应的浓度极差，势必会降低反应电流的密度参数。

图3循环伏安曲线

将不同体积分数的复合添加剂加入到基础镀液之中所获取的循环伏安曲线，如图3所示。可见，是否加入添加剂所得到的镀液阴极极化曲线与循环伏安曲线可达到吻合。不存在添加剂的循环伏安曲线，电位扫描到-0.43V会衍生还原峰，此时Sn2+会被还原。当电位处在-0.55V之时，会析出氢气，析出的氢气与锡沉积会大大增加电流密度，若将添加剂加入到镀液之中，鉴于极化作用，Sn2+还原峰会逐步向更负电位方向移动，会增加添加剂的吸附性，能有效降低Sn2+还原电流的密度。在循环伏安曲线内，将氢还原峰、锡氧化峰与Sn2+还原峰除外，未出现其他氧化峰或还原峰，由此可见，加入添加剂之中，仅在电极表层吸附与配位Sn2+，其本身并未发生氧化或还原反应。

3结论

综上所属，为探究添加剂对甲级磺酸盐镀锡液性能所产生的影响，在本次研究中设置了相应的实验。从实验结果来看，在基础镀液内加入试剂A、OP乳化剂，其可提升镀液极化性能，而试剂B对镀液极化性能影响比较小，然而，其却对镀锡层光亮度提升具有很好的辅助效果。使用OP乳化剂、试剂A与试剂B组成的复合添加剂，能实现对镀层与镀液性能的改善。由此可见，添加剂对甲级磺酸盐镀锡液性能所产生的影响是不可估量的。

参考文献

[1]李萍,李晓东,陆伟星,蒯珊,张千峰.聚乙二醇对钢板甲基磺酸盐镀锡层性能的影响[J].材料保护,2016,49(11):53-55+7.

[2]符飞燕,黄革,王龙彪,杨盟辉,周仲承.PCB电镀锡工艺及添加剂的研究进展[J].电镀与精饰,2015,37(12):15-17+37.

[3]刘丽愉,安成强,林雪.添加剂对甲基磺酸盐镀锡液性能的影响[J].电镀与精饰,2013,35(04):4-8.

[4]张著,龙晋明,郭忠诚,姜妍妍,李远会.添加剂对甲基磺酸盐镀锡液性能的影响[J].电镀与环保,2011,31(05):13-16.

[5]王腾,安成强,郝建军.甲基磺酸盐镀锡添加剂研究进展[J].电镀与涂饰,2013,28(06):15-18.