中心提示：锡电镀原理、运用与分类总述 张振华（云锡研究设计院云南个旧661000）择要：电镀锡资料以熔点低、无毒和精巧的耐腐蚀性以及延展
择要：电镀锡资料以熔点低、无毒和精巧的耐腐蚀性以及延展性等长处被广泛运用与包装、电子、五金等职业，从锡电镀原理初步，概述锡的运用与分类。
要害词：电镀锡；长处；原理；运用；分类中图分类号：TQ153文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）1120006－01
锡是一种雪白色的金属，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/Ah，四价锡的电化当量为1.107g/Ah。锡正在常温下对许多气体以及弱酸或弱碱的耐腐蚀才干较强。正在低温下（温度高于150℃时），锡能与空气效果天然生成SnO以及SnO2，锡敏捷氧化蒸发。锡与稀的有机酸效果缓慢，而与许多无机酸没有起效果，加上其具有熔点低、能与许多金属构成合金、无毒、耐腐蚀、延展性精巧和外观美丽等下风，广泛运用于马口铁、合金制造、印刷电路板、五金等职业。近几年来，我国锡出产结构如图1所示。
电镀是指通过电化学方法正在固体表面堆积一薄层金属或合金进程。正在进行电镀时，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南北极间含金属离子的电解液时，电镀液中的阴、阳离子由于遭到电场效果，产生有规则的移动，阴离子移朝阳极，阳离子移向阴极，这类现象叫“电迁徙”。此刻，阳极极板氧化成金属离子，并以浓差涣散的方式迁徙至阴极，正在阴极恢复堆积成镀层。
尽管实践电镀正在电源、被电镀方式（如滚镀、刷镀和牵动镀等）、操作方式等方面比上图杂乱患上多，但是从节省试验成本的视点来讲，运用上图装置研究电镀，仍具有较强的点拨意思。
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）正在电场力以及浓差极化的效果力下，向电极表面涣散；
②含锡离子脱去表面的配离子，正在电场力的效果下向电极表面的双电层内进行迁徙；③含锡离子正在电极表面接受电子，构成吸附原子；④吸附原子向晶格内嵌入（构成镀层）。正在这四个的反应进程中，快过程的速率为总反应的控制速率，即电镀进程中的堆积速率。含锡离子正在经历①～③阶段放电后，正在电极表面构成吸附原子，这些吸附原子通过表面涣散抵达晶体生长线上，再沿生长线到生长点上，固定并进入晶格。
根据电镀锡资料的特色，锡电镀非必须运用于包装职业、电子职业、制造合金、和五金电器等。包装职业运用多的为马口铁，马口铁是双面都镀上一层很薄（0.0025～0.0003毫米）的锡的薄钢板或钢带。马口铁所用的钢材非必须为低碳软钢，厚度为0.15～0.49毫米。今朝电镀法消费的约占98％以上。马口铁其优异的可焊性，正在电子职业有着较为广泛的运用，今朝常见的有电脑、手机和各类家电等；以其精巧的可加工性、无毒和美观性，正在包装以及五金电器职业也有较好的运用，正在包装职业中，非必须运用的是食物以及饮料的包装，其锡用量占世界锡出产量的30％尊下；以其易于构成合金的特色，正在制造合金中也有着宽广的用途，制造合金非必须产品有锡铅焊料、锡青铜、轴承合金以及其他合金，锡铅焊料以其精巧的可焊性，正在日趋后退壮年夜的电子工业中的运用远景很被看好，锡青铜则是一种陈腐的产品，正在青铜时代就初步用于制造目标、兵器以及工艺品，今朝锡出产量6％的锡用于制造锡青铜。以其表面停留润滑油膜的性质以及精巧的耐腐功用的特色，成为制造轴承的抱负资料，含锡的轴承合金非必须有、铝锡合金、巴氏合金以及锡青铜。
锡镀层之所以能广泛的运用于马口铁、印刷板、五金等职业，是由其如下特色选择的：
1）安定性高。锡表面有一层细密的氧化物薄膜，故正在常温下的耐腐性较好，能正在一般以及受工业净化的腐蚀性环境中仍能抛弃精巧的外观；
3）锡导电性以及可焊性好。正在强电部分以其精巧的导电性可以锡替代银作导电镀层，然后到达升高成本的效果；正在弱电部分以其精巧的可焊性正在电子元件器材的引线、印刷电路板也用镀锡；铜导线上镀锡除了供给可焊性外，还以其精巧的安定性，正在绝缘资料中有着阻隔硫的效果；其精巧的展性，正在轴承金属镀锡可起密合以及减磨的效果；正在轿车活塞环镀锡以及气缸壁镀锡可防止滞死以及拉伤；
4）镀锡后正在232℃以上的热油中重熔处理，可获得光泽的斑纹锡层，可用作装饰镀层。
但是，锡从-13℃起结晶初步变异，到-30℃是完全转变成一种非晶形的同素异构体（锡或灰锡），俗称“锡瘟”，有资料报道，某国正在南极查询时，所运用的锡包装盒全部产生“锡瘟”，给往后查询队带来了必定便利，但是正在异常温度下，“锡瘟”产生的概率是比较低的，正在特殊前提下，如高温很低的状况，也可以使锡与大批的锑或铋共堆积，便可无效抑制这类变异。一起，锡同锌、镉镀层相同，正在低温、湿润以及密闭前提下能长成“晶须”，其生长机理今朝并非很清楚，一般诠释为：①镀层存正在内应力而至；②镀层与基体应力而至；③镀层杂质元素而至等。由于“晶须”的存正在，小型化的电子元件存正在短路的危险，工业运用常通过共堆积铅锡合金来抑制“晶须”的生长，但是跟着国度对铅的运用极限日趋严厉，纯锡镀层、锡铋合金镀层和锡银合金镀层等可焊性替代锡铅镀层的研究也日趋添加。
碱性镀锡以及酸性镀锡。酸性镀锡的主盐有：硫酸盐镀锡、氟硅酸、高氯酸、氟硼酸、氯化物、甲基磺酸盐、氨基磺酸盐等，而碱性镀锡的主盐非必须为锡酸钾以及锡酸钠两种。
1）酸性镀锡。酸性镀锡是二价锡产生反应，阴极电流功率接近100%，且正在常温下便可进行电镀，与碱性镀锡比较，具有电耗低、能耗低一级特性。但酸性镀锡溶液本身不脱脂才干，对基体前处理的要求必定较高。此中以硫酸盐镀锡运用为广泛。
硫酸盐镀锡具有成本低、腐蚀性小等长处，硫酸盐镀锡电流功率高，堆积速率快，材料易患，成本贵重，是首要的镀锡工艺之一。但是，正在硫酸系统中也存正在如下有余：①硫酸系统溶盐的种类比较少，无益于添加其他金属，然后无法升高或消弭镀锡产品运用中存正在“晶须”现象；②硫酸是强氧化剂，二价锡离子简单氧化，使溶液变混浊，升高电流功率。近几年来，烷基磺酸、羟烷基磺酸愈来愈遭到人们的重视，甲基磺酸盐镀锡使该镀锡液可正在宽电流密度领域内获得均匀的镀层，且消费功率同等于甚至逾越卤化物镀液系统，而无氟化物沉淀孕育产生。正在化学需氧量（COD）方面，甲基磺酸盐镀锡液的COD是苯酚磺酸镀液的1/3，甲基磺酸盐镀锡液无毒及完全生物降解，废水处理简略，没有含氰、氟或游离酚等有毒物资，堆积物孕育产生率低。与硫酸系统比较较，磺酸盐系统溶解锡量年夜，甲基磺酸亚锡液的安定性优于硫酸系统且运用的电流密度高、堆积速率快、可正在低温下操作，实用于连续镀锡以及锡合金。非必须缺点是成本高，无益于年夜规划推广。近几年来，由于世界具有了消费甲基磺酸亚锡和甲基磺酸的才干，使患上电镀成本升高，逐渐被
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2）碱性镀锡。碱性镀锡溶液呈强碱性，对钢铁基体没有腐蚀，且有必定的脱脂才干，因此对镀形杂乱的整机较为适合。但是，碱性镀锡产生的电极反应是锡酸根比如，阴极电流功率较低（60～80%），因此堆积速率慢，电能消耗多，且镀液的操作温度一般为60～80℃，也增年夜了能耗的成本。
碱性镀锡一般不用添加剂，镀层发白，结晶疏略，但无光泽。碱性镀锡可以运用钾盐溶液，也可以用钠盐溶液。非必须控制得当，钾盐溶液以及钠盐溶液均能获得满意的镀层，其差异非必须正在于溶液特色以及成本。
整体来讲，钠盐溶液成本较低，但溶液的功用没有如钾盐溶液，钾盐的电流功率一般比钠盐的电流功率高，其电流密度以及导电性也比钠盐高。
正在实践消费中，采用钾盐仍是钠盐溶液，要根据实在的状况而定。如需求采用较高电流密度以及较好的溶液特色，应选择钾盐溶液。若所镀整机没有需求或不克不及充分发挥钾盐的长处时，则应选择较廉价的钠盐。
3.2.2以镀层表面的光亮水平分。根据锡镀层的光亮度，可将锡镀层分为光亮镀锡层（商场俗称亮锡）以及哑光镀锡层（俗称哑锡），一般而言，亮锡具有精巧的外观以及耐磨性，但是因其含有大批的杂质，影响其可焊性，一般用于五金以及装饰职业；哑锡镀层杂质含量必定较少，可焊性以及耐腐蚀性精巧，因此可用于马口铁镀锡以及印刷线路板。
[2]曹曙等，电镀锡钢板消费工艺技巧及其新后退，上海金属，1994，16（3）：9-13.
作者简介：张振华（1981-），女，硕士，冶金工程师，非必须处置电化学研究。