鍍錫層可焊性下降的原因及對策

• 來源：原創更新時間：2015-10-20點擊：1286次

• 影響鍍錫層可焊性的因素多且復雜，本文介紹了提高鍍錫層可焊性的方法。
      １·影響鍍錫層可焊性的因素
      １．１　鍍液渾濁
      鍍液渾濁是導致鍍錫層可焊性下降的主要因素。鍍錫電解反應以Ｓｎ２＋／Ｓｎ形式進行。
      （１）在酸性鍍錫液中Ｓｎ４＋ 是雜質離子，必須將Ｓｎ４＋ 還原成Ｓｎ２＋。因為Ｓｎ４＋ 水解呈膠體狀態，溶液的黏度增加，影響了Ｓｎ２＋／Ｓｎ電化學反應的機制，所以鍍層發灰、不光亮。
      （２）在堿性鍍錫液中，若有Ｓｎ２＋ 存在，會影響電沉積狀態，鍍層也會出現發灰等缺陷。必須將Ｓｎ２＋ 氧化成Ｓｎ４＋，否則同樣會使鍍液渾濁。
      （３）光亮劑用量過多，使極化作用增強，電鍍時大量析氫。特別是鍍液中Ｓｎ４＋ 水解成錫酸，與光亮劑的分解產物形成膠體而使鍍液渾濁，從而使陰極電流效率降低，鍍層夾雜的有機物增多。
      （４）鍍液中Ｆｅ２＋ 過多，也會影響Ｓｎ４＋ 的產生。在電鍍時，Ｆｅ２＋ 被氧化成Ｆｅ３＋，而Ｆｅ３＋ 的氧化性將Ｓｎ２＋ 氧化成Ｓｎ４＋；Ｓｎ４＋ 水解成錫酸，與Ｓｎ２＋ 及有機物形成復雜的膠團結構，使鍍液渾濁［１］。
      （５）經常在高溫、高負荷下作業，由于槽鍍量大，導致溶液溫度升高，往往產生Ｓｎ４＋ 的速率加快；同時，Ｓｎ４＋ 的水解速率也會加快，最終使鍍液狀態變差，這樣鍍出來的錫層的可焊性就較差。
      １．２　鍍層厚度
      通常要求鍍錫有一定厚度的、銀白色的、均勻的易焊鍍層。如果鍍層太薄或厚度不均，銅基鍍錫或鋼基鍍銅后鍍錫，錫和銅相互接觸，存在一個銅／錫界面，兩種金屬長時間接觸就會發生相互滲透的現象，形成合金擴散層。這種情況下，鍍錫層太薄，必然導致可焊性下降。
      １．３　結晶狀況
      鍍液中Ｓｎ２＋ 的質量濃度高或光亮劑不足，鍍層結晶粗糙、疏松，光亮性差。這種鍍錫層在空氣中極易被氧化變色，從而影響可焊性。
      １．４　放置時間
      生產中剛鍍好的錫層，其可焊性非常好。經過一段時間（約２個月）的放置，鍍層的可焊性就會變差，但厚度在５μｍ 左右的光亮錫層較少變壞。這主要是因為在空氣中表面被氧化所致。上述酸性鍍錫液中Ｓｎ４＋ 的產生速率，與鍍液固有的特性、作業和維護有著密切的關系。
      ２·提高鍍錫層可焊性的措施
      ２．１　加強鍍液維護
      鍍錫液清潔、穩定，是獲得可焊性好、耐蝕性強的光亮鍍錫層的重要條件。為防止鍍錫液中Ｓｎ２＋氧化及Ｓｎ２＋ 和Ｓｎ４＋ 水解等問題的發生，必須及時處理渾濁鍍液。可采用如下方法。
      （１）定期分析鍍液，一般每周一次或兩周一次，至少每月一次。通過分析及時調整主鹽。
      （２）經常在班前或班后用大面積陰極板，以小電流進行電解，去除銅等金屬雜質離子。
      （３）加入適量絮凝劑，去除Ｓｎ４＋；或者在鍍液中放入純錫塊，將Ｓｎ４＋ 還原成Ｓｎ２＋。
      （４）用不含Ｃｌ－ 的活性炭或專用處理機凈化鍍液，但它會吸附部分光亮劑，故處理后要進行調整。
      （５）選用優質的穩定劑，最好采用組合型穩定劑，它有很好的協調作用，可有效防止溶液中Ｓｎ２＋的自然氧化。
      （６）使用高純度（９９．５％以上）的錫板作為陽極，可防止陽極鈍化；同時要經常刷洗陽極表面，并套上保護袋。
      （７）必須使用未氧化發黃的優質硫酸亞錫作為鍍液的主鹽，以確保配制的溶液澄清而不渾濁。
      （８）要經常添加穩定劑，一般每月的加入量約為５ｍＬ／Ｌ。光亮劑則以勤加少加為宜，渾濁的光亮劑不能使用。每次凈化后要加入配缸劑。
      （９）堿性鍍錫液中氫氧化鈉的質量濃度的提高，能使錫酸鹽的電離度降低，錫的析出電位變負，又能抑制錫酸鈉的水解。
      （１０）控制鍍液中ＳｎＯ２－３與Ｈ２ＳＯ４的質量比為１∶５左右。
      （１１）保持鍍液在低溫下作業，即控制溫度在１５～２５℃之間，不要超過３０℃。
      （１２）控制陽極電流密度，防止陽極區發生有害的副反應，即Ｓｎ２＋ 氧化成Ｓｎ４＋。
      （１３）鍍件入槽要采用沖擊電流，特別是形狀復雜的工件，以防止強酸腐蝕造成的污染。
      （１４）除必要的沖擊電流外，正常的陰極電流密度不宜過高，一般控制在０．５～２．０Ａ／ｄｍ２，以防止溶液氧化。
      （１５）經常檢查和維修工裝掛具，防止絕緣層破損，并保證鍍前工件清洗干凈，避免交叉污染。
      （１６）停產時對鍍槽加蓋，防止溶液過多接觸空氣，以減少Ｓｎ２＋ 的氧化。
      ２．２　采用二次鍍錫［２］
      采用二次鍍錫工藝，就是在常規堿性鍍錫層上再鍍一層酸性光亮錫。此法能滿足元器件可焊性的要求。
      堿性鍍錫的優點是鍍液中沒有添加劑、鍍層內無有機物夾雜、鍍錫層的純度較高，以及堿性鍍錫液的分散能力、覆蓋能力較好。但缺點是鍍層結晶不致密，錫層在空氣中易氧化變色，從而影響可焊性。而酸性光亮鍍錫的優點是鍍層結晶細致、光亮，一般情況下抗氧化能力較強。它的缺點是鍍液中存在大量光亮劑，部分有機物夾雜于鍍層中，鍍件長期存放也會影響可焊性。如果在堿性鍍錫層上疊加酸性光亮錫層，兩者“取長補短”，這樣鍍錫層的可焊性就非常好。
      值得注意的是，雙重鍍錫后，也就是經酸性光亮鍍錫后，需要用堿水脫膜，即在氫氧化鈉２５ｇ／Ｌ，５０～６０℃下浸漬處理約１ｍｉｎ，以保持耐久銀白色。
      ３·結語
      無論是酸性鍍錫還是堿性鍍錫，都存在可焊性差的問題。造成鍍錫層可焊性下降的主要原因是鍍液渾濁、凍結、長期不處理。因此，必須按維護方法予以改善。采用二次鍍錫法，維護容易，鍍液穩定，鍍錫層的可焊性得到提高。此法值得一試。