亮锡添加剂在电场作用下基本都参与了电极过程,对金属的电结晶过程有着这样那样的影响。亮锡添加剂根据其本身的化学性质和结构,可分为无机添加剂和有机添加剂两大类,现在以有机添加剂为主。对于无机添加剂,特别是各种金属盐类,由于是典型的金属阳离子,在阴极上要参与电化学还原,从而参与电结晶过程,影响镀层的结晶结构或形成微合金状态,最终改善镀层的性能,比如硬度、光亮度等。无机添加剂与金属镀层的共沉积不完全是合金化得作用,有时是影响电位变化和结晶核的形成。显然,当引起极化增加或成核增加时,就能起到细化镀层的作用。对于有机添加剂在电镀过程的作用机理,有着多种理论和假说,现在比较普遍接受的表面吸附说。也就有机添加剂吸附在电极表面,对金属离子的还原起到阻滞的同时,使得金属结晶的成核数增加而成长速度减缓,这样使结晶细化并达到光亮的效果。添加了有机添加剂的镀液的金属还原电极电位都会有不同程度的负移,是金属还原过程受到一定程度抑制的证明。随着电镀添加剂中间体技术的进步,对于不同基团在电极表面的行为的研究也进一步深入,发现电镀添加剂根据其作用基本上可以分为两类,并且都含有不饱和键。一类叫初级光亮剂,另一类叫次级光亮剂,但是这种作用不是绝对的,当与之配伍的添加剂成分发生改变时,他们的作用也相应发生变化。
根据亮锡添加剂的不同性能,亮锡添加剂一般可分为主光剂,辅助剂两大类。主光剂起主要作用,一般是以第二类中间体为主,第一类中间体为辅进行搭配。在镀槽中起增加阴极极化,光亮,整平等作用。因各生产厂家工艺条件不同,不可能迎合所有厂家的要求,但高品质的主光剂应具备以下几点:消耗稳定,分解产物少;镀层光泽一致,厚薄均匀;低电位走位佳,分散性能好;应力水小,镀层无脆性,出光速度较快,填平能力好,镀层清晰,抗杂质能力强,提高容忍度。 主光剂搭配不当会产生镀层泛黄,镀液稳定性差,分解产物多,消耗量大,分散能力差,应力大,添加剂范围狭窄,消耗不平衡等不良后果。
亮锡添加剂的工件在装挂时不能过密,工件之间不能互相遮蔽,而且装挂部位要避开工件的工作面。钢铁工件必须进行氰化镀铜预镀,然后才能进行光亮酸性镀铜。要求预镀铜层光滑细致,不允许有粗糙、起籽的现象。电镀过程中,要经检查导电情况和工件的电镀情况,必要时调换装挂位置,以保证工件的表面镀层光亮一致。在正常情况下电镀5min后,镀层开始发亮,电镀15min后就基本上全部光亮。光亮酸性镀铜电镀完工后进入镀镍前,必须进行去膜处理,清除工件表面附着的添加剂,保证铜层和镍层之彰的结合力。其操作如下:镀铜清洗后进入电解脱脂槽,用2-5A/dm2的电流密度阴极电解,经热水洗、冷水洗,再进入1:1的盐酸中活化,清洗后进行镀镍。亮锡添加剂常见故障分析及排除光亮酸性镀铜常见故障分析与排除方法见下表故障现象:镀层发花、发雾可能发生的原因:1、预处理不彻底2、预镀层不良,零件有面有油污3、镀液中或清洗水中带入油污4、镀液中有机杂质太多5、十二烷基硫酸钠不足6、阳极面积不足排除方法:1检查预处理工序,加强预处理2、 检查预镀工序3用十二烷基硫酸钠乳化镀液后再加入活性炭吸附并过滤镀液4、 用双氧水氧化后再加入活性炭吸附并过滤镀液5、 调整补加6、 增加阳极面积
亮锡添加剂特别是有机添加剂的开发虽然有很大的偶然性,但是有机物在镀液中的作用一经发现,有机物就成为人们研究改进镀液性能的重要选择材料。早期对有机电镀添加剂的开发仍然带有很大盲目性,各种有机物都曾往镀液里加,包括砂糖、明胶、磺化油脂等。经过众多科技工作者的努力,渐渐找到了在电镀过程中起作用的某些有机基团的作用机理,从而可以人工合成出有一定作用的含有这类基团的有机化合物。这些化合物一般还不能直接拿来做添加剂用,而是要经过与其他同类和相辅相成的有机物复配成有某种功能的添加剂或光亮剂。由于这种有机化合物只是电镀添加剂的中间物,所以也就借助有机合成化学中的叫法,称为电镀中间体。亮锡添加剂在镀镍领域的应用和开发最为活跃。
亮锡添加剂的组成根据油脂的种类和性质亮锡添加剂包含两种主体成分,碱类助洗剂和表面活性剂。1、碱类物质:碱类助洗剂常用的为氢氧化钠、纯碱、硅酸钠和三聚磷酸钠。氢氧化钠和纯碱作为碱剂,价格最为便宜,废水较难处理,有时因为碱性偏强导致清洗物体受到损伤,另一方面氢氧化钠和纯碱没有乳化作用对于矿物油清洗没有任何效果;硅酸钠与三聚磷酸钠既能提供碱性,又能提供一定的乳化力,广泛的用于各种除油清洗剂中特别是对碱敏感的除油工艺。使用硅酸钠最大的缺陷是除油后若不用热水先洗一道,直接冷水洗很难将残留的硅酸钠完全洗净,残留的硅酸钠会与下一道工序的酸反应生成附着牢固的硅胶,从而影响镀层的结合力;三聚磷酸钠则主要存在磷污染破坏环境的担忧。2、表面活性剂 表面活性剂是除油剂的最核心成分,早期的除油剂是以乳化剂的乳化作用为主,如脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)系列、烷基酚聚氧乙烯醚(TX、NP)系列等。过多的使用乳化剂会将脱落的油脂乳化增溶于工作液中,导致工作液除油能力逐渐下降,需要频繁更换工作液。但是随着表面活性剂价格的上升,越来越要求降低表面活性剂的使用量,提高除油的速率,这就要求除油剂具有很好的分散和抗二次沉积性能,将脱落的油脂从金属表面剥离,在溶液中不乳化、不皂化,只是漂浮在溶液表面,保持槽液的清澈与持续的除油能力。另一方面,适合除油的表面活性剂一般为非离子类型的产品,非离子产品普遍价位较高,为了降低除油剂成本,阴离子的产品也会出现在除油剂的配方中,特别是同时具有非离子性质的阴离子型表面活性剂脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐(FMES),具有优异的“分散卷离”特点,有助于油脂的非乳化式剥离去除。
人们对现代亮锡添加剂的研究已经很深入而细致,对电镀添加剂中各种成分的性能及它们在电镀液和镀层生产的作用也很清楚。而亮锡添加剂的配制商则向中间体生产商购买各种中间体,根据他们的经验,调配成具有特定性能的电镀添加剂,卖给电镀生产厂商。当然,如果电镀生产厂商的技术力量比较强或自己有一定调配经验也可以自己直接向中间体生产商购买中间体,根据自己电镀工件的特点和电镀产品的质量要求,调配适合自己需要的电镀添加剂。自己买中间体调配电镀添加剂自然其价格比买添加剂要便宜很多。而中间体生产供应商由于生产批量较大,自然也可以达到和获得规模效益。电镀添加剂与中间体之间的关系很类似中医里药物配方与单个药物之间的关系。单个药物如人参、当归等都有自己的特定治疗作用,但真正治病,还是采用多种药品的配伍使用,已达到增强治病效果、消除某些药物的毒副作用等目的。现代电镀添加剂已经走出20世纪70-80年代仅仅使用以两种成分配伍就算一个电镀添加剂的时期。现在一个优秀的电镀添加剂中一般都有十种以上的中间体,其中各种中间体有各自不同的作用,根据不的需要,其种类和含量可以必要的调整,以达最佳效果。
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