一种铜锡合金环保电镀工艺制造技术

本发明专利技术涉及合金电镀的技术领域，提供了一种铜锡合金环保电镀工艺。该工艺包括镀液配制过程和电镀过程，电镀过程的步骤为除油、清洗、电镀、清洗、吹干。镀液的组分包括甲磺酸、甲基磺酸亚锡、硫酸铜、抗氧剂、表面活性剂、2

【技术实现步骤摘要】
一种铜锡合金环保电镀工艺


[0001]本专利技术属于合金电镀的
，提供了一种铜锡合金环保电镀工艺。

技术介绍

[0002]铜锡合金具有镀层光亮、耐蚀性高、硬度适中等优点，是代替镍镀层的良好选择。根据含锡量不同，铜锡合金分为低锡（锡的摩尔分数低于15%）、中锡（锡的摩尔分数为15
‑
40%）、高锡（锡的摩尔分数为40
‑
60%）三种，三者的镀层外观和适用场合不同。当含锡量为8
‑
15%时，可形成具有良好装饰效果的仿金镀层。
[0003]由于CN
‑
的强配位能力，传统铜锡合金镀液采用氰化物体系，然而，氰化物的毒性威胁人体健康，使其应用受到限制，因此，发展无氰电镀体系势在必行。目前，铜锡合金无氰电镀体系主要有焦磷酸盐体系、甲磺酸体系、硫酸盐体系、柠檬酸盐体系、酒石酸盐体系、葡萄糖酸盐体系等。其中，甲磺酸体系具有毒性小、可降解、沉积速度快等优点，并且镀层焊接性好、孔隙率低、耐腐蚀、成分比例范围大，因而甲磺酸体系具有良好的发展前景。
[0004]但是，采用甲磺酸体系电镀铜锡合金时，由于镀液为酸性，锡盐以Sn
2+
形式存在，容易被氧化为Sn
4+
，成为氧化物锡泥，使得镀液逐渐变得浑浊，尤其是在低锡高铜镀液中，Cu
2+
在酸性镀液中具有强氧化性，进一步促进Sn
2+
的氧化，因而需要提高镀液稳定性。而且，由于电镀时铜、锡的平衡电势相差较大，难以实现铜锡共沉积，因而需要减小二者的沉积电势差。

技术实现思路

[0005]针对上述情况，本专利技术提出一种铜锡合金环保电镀工艺，通过在镀液中添加2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸与抗氧剂、表面活性剂联用，可有效解决上述问题。
[0006]本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种铜锡合金环保电镀工艺，包括镀液配制过程和电镀过程，其中，电镀过程的步骤为除油、清洗、电镀、清洗、吹干。所述镀液的组分包括甲磺酸、甲基磺酸亚锡、硫酸铜、抗氧剂、表面活性剂、水以及2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸。
[0007]采用甲磺酸体系电镀铜锡合金时，一方面，Sn
2+
容易被氧化，Cu
2+
的强氧化性可促进Sn
2+
的氧化，造成镀液稳定性差，另一方面，铜的标准电极电势为0.342V，锡的标准电极电势为
‑
0.138V，二者的平衡电位相差较大，电势更正的Cu优先沉积，很快沉积在阴极表面，造成难以实现共沉积，镀层中锡含量过低。
[0008]抗氧剂和表面活性剂的添加可在一定程度上解决上述问题。抗氧剂可保护Sn
2+
，降低Sn
2+
氧化速度，延长镀液产生沉淀的时间，降低镀层中的氧含量。表面活性剂不仅可降低镀液表面张力，提高传质效果，更为重要的是，表面活性剂可吸附在阴极表面，增大铜沉积的阴极极化，使铜的沉积电势明显负移，从而减小铜、锡的平衡电位差，有利于实现共沉积。
[0009]优选的，抗氧剂为对苯二酚、邻苯二酚、苯酚中的至少一种。
[0010]优选的，表面活性剂为聚乙二醇、聚丙二醇中的至少一种。
[0011]进一步的，本专利技术创造性地在镀液中加入2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸，其与抗氧剂、表面活性剂联用，既可进一步防止Sn
2+
氧化，提高镀液稳定性，又可进一步减小铜、锡的平衡电位差，促进共沉积，提高镀层含锡量。其原理在于：在碱性条件下，2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸盐可与Sn
2+
形成络合物，但在酸性条件下2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸与Sn
2+
形成络合物的倾向很小，然而，2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸却容易在酸性条件下与Cu
2+
形成络合物，也就是说，在本专利技术的甲磺酸体系镀液中，2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸可与Cu
2+
形成络合，但难以与Sn
2+
形成络合。如此，一方面，通过与Cu
2+
络合，使Cu
2+
以络合物形式存在，降低Cu
2+
浓度，从而降低Cu
2+
对Sn
2+
的氧化作用，有利于进一步提高镀液稳定性，既可延长镀液产生沉淀的时间，又可降低镀层中的氧元素含量；另一方面，通过与Cu
2+
络合，可增加Cu
2+
放电难度，使铜的平衡电位明显负移，进一步减小铜、锡的平衡电位差，有利于进一步促进铜锡共沉积，提高镀层含锡量。
[0012]优选的，所述镀液的pH值为0.6
‑
1.2。
[0013]进一步优选的，所述镀液中，甲磺酸的浓度为1.8
‑
2mol/L，甲基磺酸亚锡的浓度为0.02
‑
0.03mol/L，硫酸铜的浓度为0.1
‑
0.15mol/L，抗氧剂的浓度为0.01
‑
0.02mol/L，表面活性剂的浓度为0.5
‑
1mol/L，2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸的浓度为0.4
‑
0.8mol/L。
[0014]优选的，电镀过程的阳极材料为石墨，阴极为钛片或黄铜片，阳极与阴极的面积之比为2
‑
3：1。
[0015]优选的，电镀过程中，镀液温度为25
‑
30℃，搅拌速度为40
‑
70rpm。
[0016]优选的，电镀过程采用直流电源，电流密度为0.8
‑
1.6A/dm2。
[0017]由上可见，本专利技术的有益效果在于：（1）通过添加2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸，与抗氧剂联用，可明显提高镀液稳定性，既可延长镀液产生沉淀的时间，又可降低镀层中的氧元素含量；（2）通过添加2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸，与表面活性剂联用，可明显减小铜、锡的平衡电位差，有利于促进铜锡共沉积，提高镀层含锡量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜锡合金环保电镀工艺，包括镀液配制过程和电镀过程，电镀过程的步骤为除油、清洗、电镀、清洗、吹干；所述镀液的组分包括甲磺酸、甲基磺酸亚锡、硫酸铜、抗氧剂、表面活性剂、水；其特征在于：所述镀液还包括2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸。2.根据权利要求1所述一种铜锡合金环保电镀工艺，其特征在于：所述镀液中，甲磺酸的浓度为1.8
‑
2mol/L，甲基磺酸亚锡的浓度为0.02
‑
0.03mol/L，硫酸铜的浓度为0.1
‑
0.15mol/L，抗氧剂的浓度为0.01
‑
0.02mol/L，表面活性剂的浓度为0.5
‑
1mol/L，2
‑
（2,3,5
‑
三氮唑偶氮）
‑5‑
二甲氨基苯甲酸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡杰，
申请(专利权)人：蔡杰，
类型：发明
国别省市：