中性镀锡液及其制备方法和铜基材料表面电刷镀锡的方法技术

本发明专利技术提供了一种中性镀锡液及其制备方法和铜基材料表面电刷镀锡的方法，包括按照质量浓度计的以下组份：氯化亚锡20‑40g/L、焦磷酸钾80‑150g/L、柠檬酸三钠20‑30g/L、硝酸钠20‑45g/L和硝酸铈0.8‑1.2g/L。本申请的电刷镀镀锡液具有化学性质稳定、无毒环保等优点，能够在铜基材料表面形成电化学性能优异、结构均匀、致密、附着力强的镀锡金属层，其操作简单便捷、成本较低，适合大规模工业应用。

Neutral Tin Plating Solution and Its Preparation Method and Brush Tin Plating on Copper Material Surface

The invention provides a neutral tin plating bath and a preparation method and a brush tin plating method on the surface of a copper-based material, including the following components according to a mass concentration meter: stannous chloride 20 40g/L, potassium pyrophosphate 80 150g/L, trisodium citrate 20 30g/L, sodium nitrate 20 45g/L and cerium nitrate 0.8 1.2g/L. The brush tin plating bath has the advantages of stable chemical property, non-toxicity and environmental protection. It can form tin plating metal layer with excellent electrochemical performance, uniform structure, compact and strong adhesion on the surface of copper-based materials. The brush tin plating bath has the advantages of simple operation, low cost and is suitable for large-scale industrial applications.

【技术实现步骤摘要】
中性镀锡液及其制备方法和铜基材料表面电刷镀锡的方法
本专利技术涉电化学
，具体而言，涉及一种中性镀锡液及其制备方法和应用。
技术介绍
现有的国内电力系统运行设备正朝着高压、高频、大功率、大电流、智能化和长寿命方向发展，基于纯铜材料良好的导电性、导热性和环境适应性，铜排在大型电力设备中的应用也越来越受到青睐，是不可或缺的导流材料。电力设备中应用的工业铜基材料，裸露于空气中表面极易氧化，其氧化物严重影响铜基材料的导电性能。电力设备中的铜排、铜板及铜母线等，为防止接触面氧化，导流接头、接线柱、设备线夹、刀闸触头等工件都进行了锡或锡等金属镀层修饰，但是随着设备长时间运行，工件表面会受到外界腐蚀和污染，镀层会逐渐被氧化消失，从而造成工件连接部位接触电阻变大，出现工件过热现象导致电力系统运行设备出现故障。当前，国家电网公司常态化的开展设备状态检修，供电设备严格执行设备状态评价导则和设备状态检修导则，各省、市公司对运行设备各项指标考核越来越严，对设备运维的质量要求也逐年增高。另一方面，电力系统的运营设备的加工维修成本在不断的上涨，其可修复性很大程度上决定了其应用成本。采用适当的方法来延长电力设备的使用寿命、降低成本、节约资源，一直是一个重要的研究方向。运用表面技术对电力大型设备进行修复是延长设备使用寿命的有效方法，其中铜基材料表面的电刷镀技术是表面技术中对电力设备进行修复的最简单、方便的技术之一，它是指运用刷镀的技术，通过电化学的方法使金属在仪器表面沉积形成新的保护层来修复设备，是设备继续正常使用的技术。每年导流接头、接线柱、设备线夹、刀闸触头过热故障，约占到运行设备故障的20％，高温、高负荷期间几乎达到80％，而此时又是供电最紧张时期，根据《带电设备红外线诊断应用规范》要求，超过各类设备节点控制温度必需停电检修。因此，有必要将电刷镀技术引用到供电设备导流接头、接线柱、设备线夹、刀闸触头表面防护的修复中，降低设备因表面氧化接触电阻增大，致使设备发热对运行设备的损害。现有的电刷镀镀锡技术中，一方面刷镀工序较多，包括除杂、电净、活化、预镀、陈化等步骤，由于工序较多需要准备多种设备和药剂，不利于电力设备修复工作的现场开展。另一方面，电刷镀镀锡液主要是硫酸盐-硫酸液工艺，辅以一种或多种芳基钠盐、苯甲基丙酮、苯甲醛等助剂，这些镀液体系的适应温度较低，操作温度超过30℃时镀液容易变浑浊、沉淀，获得的镀层外观呈现雾状、灰斑、针孔、麻点。同时，较高的硫酸浓度会导致醛类、酮类的助剂在阴极析氢过程中产生、覆盖大量的泡沫，抑制了施镀体系的散热效应，造成沉积时结晶极化降低，镀层灰暗粗糙。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种中性镀锡液，以解决上述问题，所述的镀锡液，具有镀液性能稳定易保存、刷镀效果好、使用剂量少、绿色环保等优点。本专利技术的第二目的在于提供一种所述的中性镀锡液的制备方法，该方法工艺简单、容易操作、制备周期短、适合大规模的生产和制备电刷镀镀锡液。本专利技术的第三目的在于提供一种铜基材料表面电刷镀锡的方法，该镀锡液能够在铜基材料表面形成一层表面光亮平整结构致密均匀的镀锡层。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种中性镀锡液，包括按照质量浓度计的以下组份：氯化亚锡20-40g/L、焦磷酸钾80-150g/L、柠檬酸三钠20-30g/L、硝酸钠20-45g/L和硝酸铈0.8-1.2g/L。优选的，所述的中性镀锡液，包括按照质量浓度计的以下组份：氯化亚锡25-35g/L、焦磷酸钾100-130g/L、柠檬酸三钠22-28g/L、硝酸钠30-40g/L和硝酸铈0.9-1.1g/L。优选的，所述中性镀锡液，还包括：复配添加剂；所述复配添加剂，包括按照质量份数计的以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚4-6.5份、聚乙二醇4006.66-10.83份、N，N-二甲基甲酰胺0.1-0.15份、2-巯基苯并噻唑0.06-0.085份、无水甲醇9.1-11.1份、邻苯二酚2-2.5份和抗坏血酸1-1.5份；更优选的，每20-40g所述氯化亚锡的电镀液中，加入3.2-4.5ml所述复配添加剂。所述的中性镀锡液的制备方法，包括以下步骤：在焦磷酸钾的水溶液中，依次加入氯化亚锡、复配添加剂，混匀，再加入柠檬酸三钠和硝酸钠，溶解后加入硝酸铈，搅拌至溶解后得到该中性镀锡液。优选的，所述复配添加剂的制备方法，具体包括以下步骤：将脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇400、N，N-二甲基甲酰胺和2-巯基苯并噻唑混合，然后加入无水甲醇，搅拌至溶解，再加入邻苯二酚和抗坏血酸，搅拌、混匀，得到该复配添加剂。一种铜基材料表面电刷镀锡的方法，使用所述的中性镀锡液，包括以下步骤：将待镀锡的铜基材料除油、活化，再用所述的中性镀锡液进行电刷镀，清洗、干燥，得到该镀锡层；优选的，所述清洗采用冲洗的方式。优选的，所述除油的除油液，包括按照质量浓度组成的如下组分：NaOH8-12g/L，Na2CO335-60g/L，Na3PO460-110g/L和Na2SiO38-15g/L；优选的，所述除油的时间为30-40s。优选的，所述活化的活化液，包括按照质量浓度组成的如下组分：C6H8O780-100g/L和C6H5Na3O770-80g/L。优选的，所述活化时间为50-60s。优选的，所述电刷镀的温度为25-50℃。优选的，所述电刷镀的次数为5-8次。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术所提供的中性镀锡液，采用焦磷酸钾作为配位剂与镀液中的锡离子形成配位化合物；稳定剂、抗氧化剂、晶粒细化剂和非离子表面活性剂的复配得到的复配添加剂组合使得电刷镀镀层外观均匀致密、光亮，无起皮、鼓泡、斑点等缺陷。(2)本专利技术所提供的铜基材料表面电刷镀锡的方法，无需预镀锡、浸锡或汞齐化，便可得到结合较强的锡镀层，而且镀锡工艺规范、操作易行，电刷镀次数为5-8次，在保证镀层厚度(大于20微米)的同时，有效地避免了由于长时间带电刷镀带来的镀层变色问题。(3)本专利技术的中性镀锡液的原料来源广泛，在6个月的测试期中镀液表现出了良好的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是应用本专利技术实施例1产品电刷镀后镀层表面微观形貌示意图；图2是应用本专利技术实施例1产品电刷镀6次后镀层切面微观形貌示意图；图3是应用本专利技术对比例1产品电刷镀3次后镀层切面微观形貌示意图；图4是应用本专利技术对比例2产品电刷镀9次后镀层切面微观形貌示意图；图5是应用本专利技术实例7产品电刷镀后镀层表面微观形貌示意图；图6是应用本专利技术实例7产品电刷镀后镀层切面微观形貌示意图。具体实施方式下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中性镀锡液，其特征在于，包括按照质量浓度计的以下组份：氯化亚锡20‑40g/L、焦磷酸钾80‑150g/L、柠檬酸三钠20‑30g/L、硝酸钠20‑45g/L和硝酸铈0.8‑1.2g/L。

【技术特征摘要】
1.一种中性镀锡液，其特征在于，包括按照质量浓度计的以下组份：氯化亚锡20-40g/L、焦磷酸钾80-150g/L、柠檬酸三钠20-30g/L、硝酸钠20-45g/L和硝酸铈0.8-1.2g/L。2.根据权利要求1所述的中性镀锡液，其特征在于，包括按照质量浓度计的以下组份：氯化亚锡25-35g/L、焦磷酸钾100-130g/L、柠檬酸三钠22-28g/L、硝酸钠30-40g/L和硝酸铈0.9-1.1g/L。3.根据权利要求1或2所述的中性镀锡液，其特征在于，所述中性镀锡液，还包括：复配添加剂；所述复配添加剂，包括按照质量份数计的以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚4-6.5份、聚乙二醇4006.66-10.83份、N，N-二甲基甲酰胺0.1-0.15份、2-巯基苯并噻唑0.06-0.085份、无水甲醇9.1-11.1份、邻苯二酚2-2.5份和抗坏血酸1-1.5份；优选的，每20-40g所述氯化亚锡的电镀液中，加入3.2-4.5ml所述复配添加剂。4.根据权利要求1-3任一项所述的中性镀锡液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在焦磷酸钾的水溶液中，依次加入氯化亚锡、复配添加剂，混匀，再加入柠檬酸三钠和硝酸钠，溶解后加入硝酸铈，搅拌至溶解后得到该中性镀锡液。5.根据权利要求4所述的中性镀锡液的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，黄超凡，郑科旺，覃彩芹，张玺，刘舰，郭海，吕振利，颜枭，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42