作为导电、可焊性及装饰性防护镀层,锡镀层以其附着力强、电阻率低、价格便宜等优点,广泛用于电子、通讯、电工和金属饰品等行业[1]。但是由于受到自然环境影响,包括气候因素(温度及相对湿度),大气环境中的有害气体物质(如:SO2、CO2、H2S等酸性气体)和灰尘、微颗粒物等。光亮锡镀层表面在常温下生产、周转或者其他运行过程中,容易发生氧化腐蚀变色,生成氧化锡,氧化锡属于绝缘性物质,也是热的不良导体,质地较硬较脆,容易破裂[2]。镀层的使用寿命会被缩减很多。

另外,锡镀层表面会产生锡晶须,其主要形貌特征如下:锡晶须是单晶体[3]。直径为0。05-0。5μm,横截面的形状有星形、三角形、不规则多边形等[4]。如果电子元件上面的锡镀层长出锡晶须,便会使电容失效导致电路短路。

锡镀层无论是发生氧化腐蚀、变色还是生长出锡晶须都会带来各方面的影响,比如可焊性、耐蚀性能下降等,而镀层表面的美观则收到严重的影响。为了改善镀层的使用寿命和效果,锡合金镀层开始广泛地应用于我们的生活中。

1。2 锡合金镀层的现状

锡合金镀层是一种可焊性良好并具有一定耐蚀性能的镀层,化学稳定性高,抗氧化能力强,在电子、国防、机械、食品工业等领域应用广泛[5]。就当今世界而言,锡合金的电镀在工业方面运用的最为广泛,锡合金电镀的工艺手法也是比较成熟。锡的合金镀层可以根据功能性、装饰性和防护性分为三个板块。

1。2。1 功能性锡合金镀层

(1)锡铅合金镀层

锡铅合金结晶细致,镀层具有优良的耐蚀性、可焊性、润滑性,因此被广泛应用于汽车和摩托车用线材、板材、接插件、蓄电池、轴承、阀门等部件中[6]。Sn的标准电极电位是-0。136V,Pb的标准电极电位是-0。126V,它们的标准电极电势比较接近。所以锡铅合金镀层的锡含量经常有不同的含量,锡铅合金镀层中锡含量的多少,会对其的功能性有很大的影响。在锡铅合金镀层中,含锡10%-40%的锡铅合金镀层是可焊性最好也是最常见的,它在印刷电路线板上得到了广泛地应用。锡含量为55%-62%的合金被适用于环氧树脂制版的点焊层;含锡8%-15%的镀层可以增加钢铁基体的防腐性能以及其与涂料的结合力强度,并具有润滑性能。当锡铅合金中含锡8%-20%,此时改合金在轴承上将会拥有很好的减摩作用。

但是随着环境保护越来越受到关注,锡铅合金的电镀工艺面临越来越多的问题。早期典型的锡铅合金电镀是基于一种氟硼酸或者氟硅酸的酸性体系溶液中配置的,如美国的G。F。Hsu发明的镀液[7]。这个镀液的基液为氟硼酸这是一个明显的缺陷,容易忽视电镀仪器,对健康有害并且污染环境。以氟硼酸为基液的镀液配方的破坏性太强而渐渐不被使用,但是以甲基磺酸盐为基液的镀液价格又太过昂贵,且其中的类似开缸剂光亮剂都是专利配方不为人知,大多数工厂实际生产操作的镀层效果不理想。因此锡铅合金的应用并不是很广泛和常见。

(2)锡锑合金镀层

锂电池的应用在当代社会中随处可见,电动车的电池,手机的电池,还有日常生活中许许多多的地方。锂电池的比容量大,电压高,环境污染小,但是,锂的金属合金电池的比容量、环境污染、使用寿命、安全性较锂电池而言更为优秀。目前,所广泛使用的碳负极材料由于比容量低,而且因嵌锂后电极电位低,安全性能较低[8]。

锑的标准电极电位较高,以酒石酸盐为基液进行锡锑合金电镀时,可以获得优良的光亮镀层;锡锑合金不仅耐磨性好、硬度大,还能提高基体锡金属的耐热性,抗氧化性和抗腐蚀性。拥有很强大的可焊性和美观的外表,可以起到功能和装饰性的双重效果。锡锑合金镀层经常被作为电子元件的电焊层。但是由于配方受到专利的限制,在锡锑合金电镀在国内的使用还是比较少见。

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