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电镀锡工艺描述-i-第一章镀锡机组概述第一节镀锡板的历史和发展镀锡板是两面镀有商业纯锡的冷轧低碳薄钢板或钢带，它将钢的强度和成形性同锡的耐蚀性、锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中。
镀锡板的最大用途是用于包装，原因是镀锡板无毒、重量轻、强度高、耐蚀性好并且易于加工成形、锡焊和熔焊。
镀锡板也用于制作包装油类、润滑脂、涂料、化学品以及其它产品用的容器，喷雾罐、瓶盖和各种盖子。
1730年英国成为世界上第一个镀锡板输出国,并在1810年取得了食品罐头的发明专利,后来美国、日本的镀锡板技术也相继得到迅速发展。
第一个电镀锡钢板的工业化生产1934年在德国实现。
目前世界上有140多条电镀锡薄板生产线,年总产量约为2100104t,美国的产量约占世界总产量的19.7%,日本占14.9%，是世界上镀锡板的主要输出国。
食品罐头、包装饮料罐所使用的表面处理钢板的生产与开发，一直受到发达国家的普遍重视,其生产和应用技术不断有新的发展,其主要发展有：一、普遍用连铸钢代替模铸钢锭生产镀锡板;二、用高净度、低夹杂物的连铸钢生产饮料和食品罐头用的二片罐(冲拔罐和二次深冲罐)专用镀锡板;三、开发制造电阻焊接罐用的镀锡量约为1g/m2的低锡量镀锡钢板;四、进一步减小镀锡原板厚度，将极薄的镀锡原板加工至0.16～0.20mm。
我国镀锡板生产起步较晚,60年代初上钢十厂试制了热镀锡板,年产1000t左右,１９７１年中国自己研制的上钢十厂７００mm电镀锡钢带试验性生产系统建成，但当时国内还不能生产镀锡专用钢，加上轧制精度较低，因此只能生产低档用途的镀锡板。
7０年代，罐头食品是我国主要出口产品之一，但由于镀锡板全靠进口，并由国家分配指标，因此供应紧缺。
１９７８年武钢从西德引进的３００m/min、１１００mm宽带钢高速镀锡机组投产，但由于设计定由１７００mm５机架连轧机生产原板，在技术上、经济上均不合理，因而未能正常生产。
８０年代部分镀锡原板曾由硅钢厂２０辊轧机生产，年产３～４万t。
摘要：以柠檬酸金钾和氯化亚锡为主要原材料，配制 Au + 及 Sn 2+ 浓度分别为 8 g/L 和 10 g/L 的溶液，在不同电流密度下通过电化学沉积获得金锡合金镀层。
通过X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、微区元素成分分析（EDS）及差示扫描量热分析（DSC）等手段对镀层的物相、微观形貌、金含量及熔融性能进行了系统研究。
结果表明，电流密度0.030～0.045 mA/mm 2 为最佳电流密度范围，可获得熔融温度约 280℃、焊接性能良好的金锡合金镀层。
随着电子封装技术不断发展，用于封装的各种焊接材料越来越受到重视。
常用焊接材料有PbSn、AgSn、AgSnCu、SnZn、AuSn、AuGe 等。
由于Pb 对环境及人体健康有重大危害，PbSn 焊料的应用不断受到限制甚至禁止。
无铅焊料AgSn、AgSnCu、SnZn 等虽然应用广泛，但焊接可靠性较差，高可靠性要求的电子产品（如航天航空及光电子产品）的封装明确禁用。
如图 1，金与锡可形成多种物相，如 Au 10 Sn（熔点 532℃）、Au 5 Sn（熔点 190℃）、AuSn（熔点 419.3℃）、AuSn 2 （309℃）、AuSn 4 （257℃），其相图见图 1。
Au 5 Sn 和 AuSn 两相混合、Au 与 Sn 质量比80∶20，此时焊料熔点278℃，具有优异的电学、机械、物理、化学性能，具有熔化流动性好、焊接过热小、凝固快、稳定性高、屈服强度高、气密性好、热导率高、抗蠕变性能好、抗疲劳性能优良、抗氧化性能好、抗腐蚀性能好、导电性能好、无需助焊剂、焊接后免清洗等优点，是一种优良的焊接材料；被广泛应用于通讯、卫星、遥感、雷达、汽车电子、航空等领域及光电器件的焊接、封装。
常用金锡共晶焊料为焊丝、焊片等。
使用时将焊丝或焊片剪成所需形状，放置在要焊接的部位，操作非常麻烦、效率低。
为了提高封装效率、降低成本，本文开发了电化学沉积金锡合金的技术，即在含Au +及 Sn 2+ 的溶液中，控制 Au + 及 Sn 2+ 的比例及其他辅助添加剂的含量，在一定电流密度下通过电化学沉积制备出金锡合金。
我国电镀锡板生产工艺技术特点镀锡板俗称马口铁，广泛应用于制罐、包装材、冲压容器等行业。
目前我国约有生产线30余条，年产能350万t,基本生产工艺技术特点是：1、电镀工艺和阳极技术电镀锡工艺分为酸洗和碱性两种，酸洗电镀锡法又有硫酸亚锡法、卤素法、氟硼酸盐法，而碱性法已被淘汰。
我国目前主要采用硫酸亚锡法，又称弗洛斯坦法，是由美钢联开发，镀液的分散能力和覆盖能力较好，阴极电流效率高，工艺成熟稳定，易于掌握。
我国目前采用可溶阳极技术，它是指电镀液中的二价锡离子由锡阳极不断溶解进入到电镀液中，其优点是少，缺点是劳动强度大、镀液成分不易控制、不能生产低镀涂层厚度要求（如0.2-0.4g/m2）。
2、软熔工艺软熔工艺有工频、联合、变频软熔两种。
我国目前生产线采用前两者。
工频软熔低，但加热缓慢，同时板面易出现木纹。
联合软熔适合中低速生产线。
而变频软熔是配备高速镀锡生产线。
3、中间导体法电解脱脂和电解酸洗有两种方法：导电辊法和中间导体法。
过去采用前者，电流通过导电辊传到，经过溶液传到电极。
后者，电流从一个极板通过溶液传到带钢，从带钢经过溶液传到2块极板，这种双极性系统起双重清洗作用，达到同样的清洗效果而耗电量只是过去的1/2，同时极板至极板系统的维修量少。
4、电镀铬工艺并存电镀铬板是代替镀锡板使用，与镀锡板相比，成本低、表面附着力强、涂印效率高、耐硫性好等优点，广泛用于杂品罐及瓶盖等。
电镀铬的生产工艺与电镀锡板相似，目前，有些厂家新建电镀锡和电镀铬两用线，或者在电镀锡线预留电镀铬段位置。
5、专用连续退火线镀锡板对基板的要求很高，采用罩式退火只能生产T2.5以下的基板，板面易粘接，产品性能均匀性差，只能作为低端产品使用。
此外由于镀锡基板薄(0.15-0.6mm)而窄、产品性能要求高，镀锡基板退火机组趋向于专用连续退火线，机组最高速度达1000m/min。
电镀锡工艺专业介绍1. 引言电镀锡工艺是一种将锡层附着在金属表面的工艺，以提供保护和改善外观的功能。
通常，电镀锡工艺可以应用于各种金属，如钢铁、铜、铝等。
本文将介绍电镀锡工艺的基本原理、工艺流程以及应用领域。
2. 基本原理电镀锡是一种通过电解将金属锡溶解于电解液中，然后在待镀金属表面上通过电流沉积金属锡的工艺。
其基本原理如下：•阳极：阳极是由纯锡制成的，其位置放置在电解液中。
阳极中的锡与电解液中的锡离子相互作用，形成可溶性的锡氧化物。
•阴极：阴极是待镀金属制成的，如钢铁、铜、铝等。
当电流通过电解液时，锡离子从阳极移动到阴极上，然后以金属锡的形式沉积在阴极表面。
•电解液：电解液是一种含有锡盐和各种添加剂的溶液，其作用是提供需要的条件，使锡离子能够在电解过程中移动到阴极上，并使得金属锡沉积在阴极表面。
通过控制电流密度、电解液成分和温度等参数，可以获得不同厚度和质量的锡镀层。
3. 工艺流程电镀锡工艺的步骤通常包括以下几个主要环节：3.1 准备工作在进行电镀锡之前，需要对待镀金属进行清洗和预处理，以去除表面的污垢和氧化物，并提高镀层与基材的附着力。
准备工作一般包括以下步骤：1.清洗：使用碱性或酸性溶液清洗金属表面，去除油脂、灰尘和其他杂质。
2.脱脂：将金属表面浸泡在脱脂剂中，去除残留的油脂和脂肪。
3.酸洗：使用酸性溶液处理金属表面，去除氧化物和其他不良物质。
3.2 电镀过程完成准备工作后，可以进行电镀锡的过程。
具体的电镀步骤如下：1.配制电解液：按照工艺要求，将锡盐和其他添加剂溶解在适当比例的溶液中。
2.调节参数：根据需要，调节电流密度、温度和电镀时间等参数。
3.沉积锡层：将待镀金属作为阴极放置在电解槽中，与阳极连接，并启动电流供应。
锡离子会从阳极移动到阴极上，在表面沉积出一层金属锡。
4.冲洗：在电镀完成后，将金属从电解槽中取出，经过冲洗，以去除残留的电解液和其他副产物。
5.烘干：将镀有锡层的金属通过热风或其他方式进行烘干，使其表面完全干燥。
电镀锡工艺电镀锡工艺是一种常用的表面处理技术，它可以在金属基物上形成一层薄膜，从而改善表面性能、保护附着物免受污染和腐蚀。
电镀锡工艺包括锡熔融电镀、锡湿浸电镀和锡粉末电镀，其中锡熔融电镀技术是最常见的。
电镀锡工艺在电子零件、汽车工业、家电产品、日用品、造纸业、石油化工等工业领域应用广泛。
电镀锡工艺的基本原理是，在基体上形成一层熔融锡膜。
当溶液的温度升到基体的熔点以上，就会出现对熔融锡的吸收效果，沉积物就会沉淀在电极表面和基体表面，形成一层致密的熔融锡膜。
电镀锡工艺的基本过程是将金属表面电活化处理，然后将金属放入溶液中，在有正负电极的作用下，实现锡熔融，最后将金属表面上熔融锡附着沉积，形成一层薄膜。
电镀锡工艺的优点是：（1）低成本：锡熔融电镀工艺投资较少，效率高，操作方便，成本低，易于控制，维护方便；（2）抗腐蚀性强：电镀锡过程中会形成一层固态膜，可以保护金属表面不受腐蚀；（3）绝缘性能好：电镀锡处理后表面具有较高的绝缘性能、耐热性和耐腐蚀性；（4）涂料多样性：电镀锡能够涂覆各种金属表面，包括铝、铜、锌、钢铁等；（5）抗摩擦性能强：电镀锡表面具有良好的抗摩擦性能，能够维持表面的光洁度，延长寿命。
尽管电镀锡工艺的优点很多，但是也有一些弊端，例如可能会造成多余的废料产生，并且操作过程中可能会放射有害的化学物质，还可能出现熔锡温度过高、锡层脆性过大等现象。
除了正常操作防护之外，还可采用一些预防措施，如用橡胶板来防止熔融锡溅出，使用真空浸渍锡技术，能进一步防止锡液溅出，减少废液及废物；采用复合锡层处理工艺可使锡膜均匀，有效减少废液及废物，改善表面处理质量。
电镀锡工艺在表面处理技术中起着重要作用，它既能提高表面外观和美观度，又有效保护金属表面免受污染和腐蚀，延长其使用寿命，是一种有效的表面处理技术。
当然，要想更好的发挥电镀锡工艺的优势，还需要严格遵守操作规程和实施预防措施，以确保进行表面处理时能更安全更有效地完成。
PCB上化学镀锡工艺的研究随着电子行业的飞速发展，PCB（印刷电路板）作为关键的基础设施，在各种电子设备中发挥着至关重要的作用。
在PCB制造过程中，化学镀锡工艺是一种关键的表面处理技术，其目的是在PCB表面形成一层致密的锡层，以提高导电性能和耐腐蚀性能。
本文将深入研究PCB上化学镀锡工艺的历史、现状和未来发展趋势。
化学镀锡工艺是一种基于化学反应的表面处理技术，其最早的应用可以追溯到20世纪初。
随着电子行业的不断发展，化学镀锡工艺在PCB 制造领域的应用越来越广泛。
目前，化学镀锡工艺主要分为酸性镀锡和碱性镀锡两种。
酸性镀锡工艺具有较高的沉积速度和致密的镀层，但易产生有害气体；而碱性镀锡工艺则具有环保性较好和溶液稳定性较高的优点，但沉积速度较慢。
为了更好地了解化学镀锡工艺在PCB制造中的应用，本文从以下几个方面进行了详细的分析：镀锡层的性能特点：化学镀锡层具有高导电性、高耐磨性、高耐腐蚀性等优点，这些优点使得化学镀锡工艺在PCB制造中具有重要意义。
镀锡溶液的组成和性质：镀锡溶液的组成和性质对沉积速度、镀层质量和使用寿命有着重要影响。
本文对酸性镀锡溶液和碱性镀锡溶液的组成和性质进行了对比和分析。
化学镀锡的工艺流程：化学镀锡工艺的流程包括前处理、施镀和后处理三个阶段。
本文详细介绍了各阶段的主要技术点和注意事项。
化学镀锡的应用场景：化学镀锡工艺在PCB制造中主要应用于表面处理和连接器处理等领域。
本文分析了化学镀锡在这些领域中的应用情况和未来发展趋势。
化学镀锡工艺在PCB制造中具有重要意义，其可以显著提高PCB的导电性能和耐腐蚀性能，从而保证电子设备的稳定性和可靠性。
酸性镀锡工艺和碱性镀锡工艺各有优点和不足，选择哪种工艺取决于具体的应用场景和实际需求。
化学镀锡溶液的组成和性质对沉积速度、镀层质量和使用寿命有着重要影响，因此需要对溶液的组成和性质进行深入研究，以提高镀层质量和使用寿命。
化学镀锡工艺的流程包括前处理、施镀和后处理三个阶段，每个阶段的技术点和注意事项都需严格把控，以提高镀层质量和稳定性。
综述・专论锡镀层表面晶须问题的研究现状与进展江波,冼爱平(中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室,辽宁沈阳 110016) [摘 要] 随着电子封装无铅化的趋势,选择无铅锡基镀层已成为必然。
但是,纯锡及锡基合金镀层具有自发生长锡晶须的倾向,因此研究并阐明锡晶须的生长机理,并采取有效的预防措施,成为目前人们关注的焦点。
回顾了锡晶须研究的历史和现状,综述了关于锡晶须的形貌特征、影响锡晶须生长的各种因素及目前对锡晶须生长机理的认识等问题,介绍并分析了几种工业界预防锡晶须生长的主要措施,包括合金化、去应力退火、电镀隔离层、热风整平或热熔。
讨论并提出了一些需要研究的课题。
[关键词] 锡晶须;形貌特征;生长机理;电镀[中图分类号]T Q153.13 [文献标识码]A [文章编号]1001-3660(2006)04-0001-04Rev i ew of W h isker Growth on T i n Coa ti n gJ I AN G B o,X I AN A i 2ping(Shenyang Nati onal Laborat ory f orMaterials Science,I nstitute ofMetal Research,The Chinese Acade my ofSciences,Shenyang 110016,China )[Abstract] W ith lead 2free trend in electr onic package,it is necessary t o choose lead 2free tin 2base elec 2tr odeposits for electr onics industry .However,pure tin and tin all oy coatings have the p r opensity t o gr ow tin whiskers s pontaneously .A s a result,whiskers have been as an industry concerns about both the gr owth mecha 2nis m and the m itigati on strategies .The hist ory and recent devel opment of the tin whisker research are revie wed .The su mmary of the gr owth mor phol ogies,the effect fact ors on tin whisker gr owth as well as the gr owth mecha 2nis m of the tin whiskers on tin coating are p resented .The different technol ogies t o p revent fr om the whisker gr owth on tin coating,including all oying,annealing,barrier 2layer,fusing and refl owing p r ocess are als o intr o 2duced .The interesting research issues in this area are discussed and suggested .[Key words] Tin whisker;Mor phol ogy;Gr owth mechanis m;Electr op lating0 引 言[收稿日期]2006-04-27[基金项目]国家科技部863计划资助项目(2002AA322040)[作者简介]江波(1982-),男,四川温江人,硕士,研究方向为微电子材料结构与互连。
镀锡的工艺及应用教案一、镀锡的工艺镀锡是将锡的薄层沉积在金属表面的过程。
常见的镀锡工艺有电镀锡和热镀锡两种。
1. 电镀锡工艺电镀锡指的是通过在电化学池中通过电流进行的化学反应，将锡沉积在金属表面的过程。
通常需要将金属表面上的油脂、污垢和氧化物清洗干净，然后将其放入电镀槽中进行处理。
在电镀槽中，加入一定量的含锡离子的电解液，然后通电使得金属表面上的离子还原成为金属，并在金属表面上形成一层锡膜。
这一过程需要进行反复多次，直到锡膜厚度达到所需值。
2. 热镀锡工艺热镀锡指的是通过在高温下将锡薄层沉积在金属表面的过程。
首先需要将待处理的金属经过化学处理清洗干净，然后放入热镀锡槽中进行处理。
在热镀锡槽中，加入高纯度的锡并将其加热至液态。
然后将金属表面放入液态锡中，使其与锡发生反应并沉积在金属表面上。
这一过程需要控制温度和时间，以保证锡的薄层均匀、稳定。
二、镀锡的应用1. 食品包装铁皮罐头、易拉罐等金属食品包装容器为了防止氧化而需要镀锡。
镀锡不仅可以防止氧化，还可以提高包装的耐冲击性和防潮性。
2. 电子工业电子元件的外壳也需要镀锡，以提高电子元件的耐腐蚀性和导电性。
常见的有手机塑料壳和PCB上的电子元器件表面等。
3. 医疗器械医疗器械常常需要抗菌、耐腐蚀、易清洗、无毒、无臭的特性。
因此镀锡可以被应用在不锈钢的表面，提高其耐腐蚀性和抗菌性。
4. 航空航天航空航天领域对金属材料的防腐蚀性有很高的要求，而且要求长期维持在不腐蚀环境中。
镀锡可以在航空器受到腐蚀和压力的时候，防止机件的表面生锈和老化。
5. 汽车工业车身、车架和引擎等汽车零部件需要从零部件表面进行处理以防止锈蚀。
镀锡可以增强零件的耐蚀性和耐磨性，从而提高零部件的使用寿命。
以上就是关于镀锡的工艺及应用的相关介绍，通过理解这些内容，我们可以进一步认识镀锡的重要性，以及它如何通过不同的工艺在不同领域得到应用。
我国热镀锌的现状、技术进展和发展动向陈冬金向雷河北省冶金研究院，河北石家庄0500311 热镀锌的历史回顾热镀锌（Hot Dip Galvanizing）发明于18世纪中叶，它是由热镀锡工艺发展而来，至今已跨入第四个世纪。
至今为止，热镀锌仍是钢材防蚀方法中应用最普遍、最有效的工艺措施。
在热镀锌发展的三个世纪中，每个世纪的代表人物分别为：法国化学家马罗英博士（P.T.Molouin）、法国巴黎市政工程师索里尔（Stanistans Sorel）及波兰杰出发明家和工程师森吉米尔（Tadtusz Sendzimir）。
1742年马罗英博士对钢铁的热镀锌进行了开创性的试验并在法国皇家学院进行了宣读。
1837年，法国的索里尔申请了热镀锌专利，提出了使用原电池（Galvanic）法保护钢的构想，提出了在铁表面上镀锌防锈的工艺。
同年英国的克劳福（H.W.Grawford）申请了以氯化铵为溶剂的镀锌专利，这一方法经过许多改进而沿袭至今。
1931年近代冶金工业最杰出的工程师波兰人森吉米尔在波兰建成了世界上第一条氢气还原法连续带钢热镀锌生产线，该法在美国获得专利并于1936~1937年在美国和法国Maubeuge 钢铁厂分别建成以森吉米尔名字命名的工业性热镀锌生产线，开创了带钢连续、高速、高质量热镀锌的新纪元。
我国学者把1837年索里尔的专利和1937年森吉米尔法的诞生称为热镀锌历史上二个最重要的转折点和里程碑，前者在马罗英博士报告后历经一个世纪发明了溶剂法热镀锌工艺，至今批量热镀锌仍沿用这一方法；后者在溶剂法发明100年后发明了气体还原法，从而奠定了现代化连续热镀锌的基础。
20世纪溶剂法热镀锌工艺没有重大变更，但气体还原法工艺在不断地改进，目前主要采用改良森吉米尔法和美钢联法，前者可用于生产一般用途的镀锌钢板，后者可生产高质量的镀锌钢板。
近半个世纪热镀材料有着长足的发展，20世纪50~60年代，美、日、英、德、法、加拿大等国相继生产镀铝钢板。
锡电镀原理、应用与分类综述作者：张振华来源：《硅谷》2011年第22期摘要：电镀锡材料以熔点低、无毒以及良好的耐腐蚀性和延展性等优点被广泛应用与包装、电子、五金等行业，从锡电镀原理开始，概述锡的应用与分类。
关键词：电镀锡；优点；原理；应用；分类中图分类号：TQ153 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1120006－010 前言锡是一种银白色的金属，原子量为118.7，密度为7.3g/cm3，熔点为232℃，二价锡的电化当量为2.12g/A·h，四价锡的电化当量为1.107g/A·h。
锡在常温下对许多气体和弱酸或弱碱的耐腐蚀能力较强。
在高温下（温度高于150℃时），锡能与空气作用生成SnO和SnO2，锡迅速氧化挥发。
锡与稀的无机酸作用缓慢，而与许多有机酸不起作用，加之其具有熔点低、能与许多金属形成合金、无毒、耐腐蚀、延展性良好以及外观漂亮等优势，广泛应用于马口铁、合金制造、印刷电路板、五金等行业。
近年来，中国锡消费结构如图1所示。
图1 锡消费结构示意图1 电镀原理电镀是指通过电化学方法在固体表面沉积一薄层金属或合金过程。
在进行电镀时，将被镀件与直流电源的负极相连，欲镀覆的金属板与正极相连，当直流电通过两电极及两极间含金属离子的电解液时，电镀液中的阴、阳离子由于受到电场作用，发生有规则的移动，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，这种现象叫“电迁移”。
此时，阳极极板氧化成金属离子，并以浓差扩散的方式迁移至阴极，在阴极还原沉积成镀层。
阴极还原反应：Men++ne=Me阳极氧化反应：Me-ne=Men+欲镀金属便在阴极上沉积出来。
图2为电镀装置示意图。
尽管实际电镀在电源、被电镀方式（如滚镀、刷镀以及震动镀等）、操作方式等方面比上图复杂得多，但是从节约试验成本的角度来说，使用上图装置研究电镀，仍具有较强的指导意义。
一般认为电镀锡过程分为4个步骤：①含锡离子（酸性电镀时为锡阳离子、碱性电镀时为锡酸根阴离子）在电场力和浓差极化的作用力下，向电极表面扩散；②含锡离子脱去表面的配离子，在电场力的作用下向电极表面的双电层内进行迁移；③含锡离子在电极表面接受电子，形成吸附原子；④吸附原子向晶格内嵌入（形成镀层）。
镀锡板耐蚀性研究及进展
黄久贵;李宁;蒋丽敏;周德瑞
【期刊名称】《电镀与环保》
【年(卷),期】2003(023)006
【摘要】综述了镀锡原板、前处理、电镀、软熔以及钝化工艺等对镀锡板耐蚀性的影响,并展望了镀锡板的发展趋势.
【总页数】5页(P5-9)
【作者】黄久贵;李宁;蒋丽敏;周德瑞
【作者单位】哈尔滨工业大学应用化学系,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学应用化学系,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学应用化学系,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学应用化学系,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TG171
【相关文献】
1.镀锡板的电化学剥离及其耐蚀性研究 [J], 黎敏;鞠新华;杨志强
2.环保型镀锡板钝化研究进展 [J], 罗龚;王洺浩;王紫玉;袁国辉;黎德育;李宁
3.镀锡板耐蚀性及控制技术的研究 [J], 张伟超;李顺祥;谢志刚
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5.不同温度条件下铬酸盐钝化镀锡板的耐蚀性研究 [J], 贡雪南;刘常升;于晓中;安成强
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电镀锡的研究与进展王春海（应用化学081班，学号：081395）[摘要]：综述了Sn电镀的工艺特点，如电镀液的组成、总离子浓度、PH值、温度、配位剂、添加剂、光亮剂、阴极电流密度及各组成的含量对电镀的影响。
回顾了锡晶须研究的历史和现状, 综述了目前对锡晶须生长机理的认识, 介绍并分析了几种工业界预防锡晶须生长的主要措施, 包括合金化、去应力退火、电镀隔离层、热风整平或热熔。
讨论并提出了一些需要研究的课题。
以期为电镀锡的研究和生产提供参考。
[关键词]:Sn电镀电沉积晶须Advance of Sn alloy electroplating studying[Abstract] Advance of Sn alloy electroplating research were reviewed. Such as: effect conditions of electroplating liquid, value of PH, temperature, complexing agent, adding agent ,lighting agent ,cathode current density and component of all kinds of contains etc to the Sn alloy electroplating.The history and recent development o f the tin whisker research are reviewed. The summary of the growth morphologies, the effect factors on tin whisker growth as well as the growth m- echanism of the tin whiskers on tin coating are presented. The different technolog- ies to prevent from the whisker growth on tin coating, including alloying, annealing, barrier-layer, fusing and reflowing process are also introduced. The interesting research issues in this area are discussed and suggested. Expecting it as a reference for study in future.Key words：Sn electroplating electrodeposition tin whisker0.前言锡是一种银白色的金属，有很好的延展性，易抛光、刷亮、加热熔化。
元素符号Sn，属于第五周期VIA族，原子量118.7，密度7.299/mc3，熔点232℃，常见的化合价有十2和+4价，其中Sn2+电化学当量为2.2149/Ah。
锡具有抗变色、抗腐蚀、无毒、易钎焊、柔软和延展性好等优点，用途甚广，如用于食品罐头筒等食品工业制品上镀锡，用于钢铁工业的钢材镀锡和用于电子行业的电子元件镀锡等。
锡的化学稳定性比较高，在硫酸、硝酸、盐酸的稀溶液中几乎不溶解。
在浓硫酸、浓盐酸中，需在加热条件下，锡才开始缓慢溶解。
在一定的条件下，对钢铁基体来说，锡的电位比铁正，属阴极性镀层，但由于锡镀层使用在许多有机酸环境，锡与其作用能生成络合物，使得锡的电位负移，从而成为阳极性镀层，这便是它能应用于食品工业制品中制作罐头筒等的原因。
锡是无毒金属，有机酸对它影响不大，因此可作为薄铁板的防腐层(马口铁)，有95%以上的马口铁是电镀锡生产的。
另外，一些盛放食品的铜质容器和器皿，可用电镀锡层作保护。
在装演工业中，由于冰花镀锡的开发，用途日益扩大。
自1843年有了电镀锡的专利以来，一百多年来镀锡技术随着科学技术的发展不断进步，起初主要是作为钢铁金属的防护镀层。
但随着20世纪中叶第三次工业革命的兴起，电子行业的发展突飞猛进，锡(及其合金)镀层由于其优良的可焊性，逐渐的应用到半导体器件、连接器、电阻电容等电子行业中作为焊接镀层。
[1]1.电镀工艺特点1.1.镀液体系在1810年国外就开始使用热浸镀锡板制造食品储藏容器，而镀锡钢板的生产则始于1917年。
以甲烷磺酸为主的烷基磺酸用于电镀的研究最早是在1940年,但直至1980年才开始在工业上应用[2]。
甲基磺酸在槽镀中的应用是从锡和锡2铅合金硼酸及氟硅酸镀液的毒性低,镀液产生废物少,甲基电镀开始的。
20世纪80年代初李基森、龚秀英等在研制电刷镀溶液时,就发现甲基磺酸盐作为主盐在电刷镀镀铜和镀镉时有独特的用途。
甲基磺酸铜在高速电刷镀和高堆积碱铜及低氢脆镉镀液中具有沉积速度快,腐蚀小,镀层平滑致密等优点[3]。
而国外此时的研究主要集中在甲基磺酸盐镀锡和锡2铅合金添加剂和防止晶须生成方面:其中添加剂包括用于氟硼酸盐中的添加剂环醚不仅在低电流密度下适用于甲基磺酸盐镀锡及锡2铅合金,而且发现环醚的浊点大于90℃,这说明这种添加剂适用于高温电镀液中[4]。
还有用于无氟的甲基磺酸盐电镀锡2铅合金电镀液中的甜菜碱、环氧烷烃聚合物、酰胺化合物、季铵和甲醛等表面活性剂,主、次光亮剂和辅助光亮剂,苯酚类化合物等还原剂和脂肪酸类、嘧啶化合物、芳香醛、乙醛或铋的化合物增加镀层可焊性的添加剂[5]。
抑制晶须生成的方法是通过前处理钝化基体表面。
前处理液为1～50 g/L的重铬酸钠和1～50 g/L磷酸的水溶液,钝化后在pH > 8的水溶液中漂洗[6]。
20世纪90年代,国内外都在进行添加剂的研究。
1990年美国专利(US5110423)中发明了一种在烷基磺酸和烷醇磺酸镀锡体系中缓和泡沫表面活性剂、可溶性的非硅消泡剂和减少光亮剂的挥发的低泡沫润湿体系[7 ]。
1992年中国专利( CN1092479)开发了在阴极上电沉积致密、光亮的锡或锡2铅合金溶液的新配方[8]。
1998年清华大学吴筑平等在CN1224083A中发明了一种用于甲基磺酸镀铅、锡电镀液的光亮整平剂。
它是由溶剂、主辅光亮剂和表面活性剂组成[ 9 ]。
1999年郑振等研究在甲基磺酸盐电镀锡2铅合金中加入稳定剂( TL 340M )后,可以抑制二价锡被氧化而使镀液稳定,当阴极电流密度较高时结晶较细致[ 10 ]。
随着表面处理技术的进步与发展以及全球电子工业无铅化的进程, A mold S M于1966年提出的合金化办法,即w ( Pb)为1%的Sn-Pb涂层预防锡晶须生长的方法已不适应时代的要求,因此电子产品制造商们在给电子元件做表面处理时又重新采用镀纯锡或镀锡合金(无铅)的方法,从而使锡晶须的问题再次成为人们关注的焦点,因此寻找可以抑制晶须的有机添加剂成为人们研究的趋势[ 11]。
一种减少镀锡层上锡晶须生成的方法是预镀一层很薄的镍或镍合金,钴或钴合金,然后再镀锡和锡合金。
检测镀层为明显减少晶须形成的结构[ 12]。
镀锡层经过热处理可以去除晶须,但是电沉积一种感光的锡合金金属,从而抑制晶须的形成,减少晶须的数量和尺寸[ 13] ,和基体在含有磷酸其工艺复杂、增加成本。
通过在锡镀液或者锡合金镀液中加入特定的添加剂,可以形成365 d以上不产生晶须的镀层。
这种特定的添加剂含有选自双酚A环氧乙烷加成物、双酚A环氧丙烷加成物、双酚F环氧乙烷加成物及双酚F环氧丙烷加成物中的至少一种[14]。
甲基磺酸盐体系电镀锡和锡合金时减或者羧酸的溶液中处理后再在甲基磺酸盐镀液中电沉积锡和锡合金可以减少晶须的形成[15]。
此外从微观来看,在镀锡层上的锡晶粒之间的空隙中沉积上模块化粒子有助于晶界形成,从而减少镀锡层上晶须的形成。
在镀液中加入可溶性的钨盐、钼盐、锰盐也可以抑制晶须的形成[16 ]。
电镀锡合金的焊接性能也是其一个重要优点,为了取代锡2铅合金的优良焊接性能,用甲基磺酸电镀锡2铋合金可以达到同样效果[17 ]。
CN00815462. 7发明了一种从甲基磺酸和含锡、含络合剂的电解质通过沉积锡对铜或铜合金进行非电镀镀锡的方法。
此方法可以形成可焊接的耐用锡层[18 ]。
应用于生产中的电镀锡体系可以实现在高电流密度,高温下的高速电镀。
2000年EP10062172B1发明了一种高速镀锡电解液。
该电解液由磺酸亚锡、磺酸和至少一种有机添加剂组成。
有机添加剂为聚亚烷基二醇和酚酞或其衍生物的反应产物。
ρ(有机添加剂)为0. 2～2. 0 g/L[19]。
用于甲基磺酸盐高速电镀锡和合金的电镀液中主盐浓度都较低,但是电流密度范围较宽,并且在整个电流密度范围内镀层均匀细致[20]。
在高速电镀锡中应用亚甲基磺酸或亚甲基磺酸丙酮等水溶液清洗镀锡板可以去除甲基磺酸盐镀锡板上蓝色薄雾现象[21 ]。
最近两年随着国家环保要求的提高，有人开始探索的污染环保型镀液，但报到还很少，有待进一步开发。
1.2.电镀工艺锡可以采用热浸镀、电镀和化学镀等方法沉积于基体金属。
其中电镀方法是3种方法中应用最广泛的。
电镀锡有4种基本工艺: 碱性锡酸盐工艺、酸性硫酸盐工艺、酸性氟硼酸盐工艺和酸性有机磺酸盐工艺。
(1)碱性锡酸盐镀锡工艺：碱性锡酸盐工艺可采用锡酸钠或锡酸钾为主盐。
由于锡酸钾溶解度较锡酸钠高很多，16A/dmZ，故在高速电镀中常采用锡酸钾为主盐，如要求允许电流密度达到镀液需含锡酸钾2109L/，氢氧化钾229/L;而一般挂镀或滚镀时，通常使用锡酸钠为主盐，镀液通常含锡酸钠1009/L，氢氧化钠109L/。
碱性镀锡具有优异的分散能力且工艺中不需要添加有机添加剂成分，镀层结晶比较细致，洁白，孔隙少，对杂质允许量大，但需要在高温下生产，耗费大量的热能、电能，且不能直接获得光亮镀层，在电子行业中已经逐渐被淘汰。
(2)酸性硫酸盐镀锡工艺：酸性硫酸盐镀锡工艺操作温度一般在10一30℃，镀液组成中含硫酸亚锡15一609/L，硫酸80一1809L/和适量的添加剂。
由于镀液中Sn，+较碱性锡酸盐中Sn，+的电化当量要高2倍，因此沉积速度比碱性电解液快得多，电流效率高(接近100%)，因而比碱性锡酸盐工艺节省电能，同时原料易得，成本较低，控制和维护较方便，容易操作，废水易处理，是应用最广的镀锡工艺。
自1925年Mathesr在硫酸盐体系中用甲酚和动物胶作为光亮剂以来，国内外电镀科研工作者以硫酸盐体系为基础进行了光亮镀锡进行了一系列的探索，而国内二十世纪80年代以来这方面的研究也取得了可喜的进展，涌现了SS一820、55一821、834一I、834一H等系列产品，但依旧存在一系列问题，如硫酸具有强腐蚀性、强氧化性、相应的盐可溶性较低，因此镀液稳定性较差，不适合电镀复杂电子零件，不宜应用于高速电镀和连续电镀。
