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      公司新聞
      錫電鍍的原理、應用與分類綜述
      發布時間:2022-07-06 瀏覽 1393次

       摘要:電鍍錫材料以熔點低、無毐以及良好的耐腐蝕性和延展性等優點被廣泛應用與包裝、電子、五金等行業,從錫電鍍原理開始,概述錫的應用與分類。

       
      關鍵詞:電鍍錫;優點;原理;應用;分類
       
      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,熔點為232°C,二價錫的電化當量為2.12g/A·h,四價錫的電化當量為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),錫能與空氣作用生成Sn0和Sn02,錫迅速氧化揮發。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 具有熔點低、能與許多金屬形成合金、無毒、耐腐蝕、延展性良好以及外 觀漂亮等優勢,廣泛應用于馬口鐵、合金制造、印刷電路板、五金等行業。
       
      1電鍍原理
       
      電鍍是指通過電化學方法在固體表面沉積一薄層金屬或合金過程。在 進行電鍍時,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,當直流電通過兩電極及兩極間含金屬離子的電解液時,電鍍液中的 陰、陽離子由于受到電場作用,發生有規則的移動,陰離了移向陽極,陽 離廣移向陰極,這種現象叫“電遷移”。此時,陽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。
       
      一般認為電鍍錫過程分為4個步驟: ①含錫離子(酸性電鍍時為錫陽離子、 堿性電鍍時為錫酸根陰離子〉在電場力和 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 力的作用下㈦電極表面的雙電層內進行遷移: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 四個的反應過程中,最慢步驟的速度為總反應的控制速度,即電鍍過程中 的沉積速度。含錫離子在經歷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衷面擴散到達晶體生長線上,再沿生長線到生長點 匕冏定并進入晶格。
       
      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、電子行業、制 造合金、以及五金電器等。包裝行業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。因前電鍍法生產的約 占98%以上。馬口鐵其優良的可焊性,在電子行業有著較為廣泛的應用, 目前常見的有電腦、手機以及各種家電等;以其良好的可加工性、無毒以 及美觀性,在包裝和五金電器行業也有較好的應用,在包裝行業中,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廣闊的用途,制造合金主要產 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,在日益發展壯大的電子工業中的應用前景十分被看好,錫青銅則足 種古老的產品,在青銅時代就開始用于制造工具、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
       
      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,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,能在普通和受工業污染的腐蝕性環境中仍能保持良好的外觀;
       
      2、錫的標準電位比鐵正,且無毒,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;在弱電部門以其良好的可焊性 在電子元件器件的引線、印刷電路板也用鍍錫;銅導線上鍍錫除提供可焊 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;在汽車活塞環鍍錫和氣“ 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起結晶開始變異,到-30°C足完全轉變為-種非品形 的同素異構體錫或灰錫),俗稱“錫瘟”,存資料報道,某國在南極 考察時,所使用的錫包裝盒全部發生“錫瘟”,給當時考察隊帶來了 -定 不便,但是在正常溫度下,“錫瘟”發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,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,工業應用常通過兒 沉積鉛錫合金來抑制“晶須”的生咬,但是隨著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
       
      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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