镀锡.锡钴合金镀液极化曲线的研究2008

第４ｌ卷第ｌＯ期２００８年ＩＯ月

材料保护ＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ

Ｖ０１．４１

Ｎｏ．１０

Ｏｃｔ．２００８

硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液极化曲线的研究

罗序燕１。陈火平１．朱传华１。李东林１，李勋２

（１．江西理工大学材料与化学工程学院，江西赣州３４１０００；

２．赣南师范学院，江西赣州３４１０００）

［摘要］

为了研究３种希夫碱光亮剂（ＤＬ０１、ＤＬ０２、ＤＬ０３）及ＣｏＳＯ。在电镀时的电化学行为，采用线

性电位扫描法测定了含新型添加剂的硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液的极化曲线。结果表明，在含ＤＩＪＤｌ或镀锡光亮剂ＦＢ的硫酸镀锡溶液中，Ｓｎ２＋的还原峰电位分别为一０．２７５Ｖ及一０．２６５Ｖ。在含ＤＬ０２或ＤＩＪＤ３的硫酸镀锡溶液中，有２个Ｓｎ“的还原峰，低电位还原峰分别为一０．１６０，一０．２４０Ｖ；高电位还原峰的电位

分别为一０．３９５，一０．４１０Ｖ，并使大量析氢电位峰负移一０．０８０，一０．１００Ｖ。在含ＤＩＪＤｌ、ＤＩＪＤ２、ＤＬ０３及Ｃｏ－

Ｓ０４的镀液中，＂－３ＳｎＳ０４为２０ｇ／Ｌ时，Ｃｏ促进了Ｓｎ的沉积产生共析；＂－３ＳｎＳ０４含量为４０吕／Ｌ时，Ｃｏ“的极化作用及共析作用消失。

［关键词］

光亮电镀；锡；锡钴合金；线性电位扫描；极化曲线；协同共沉积

［文献标识码】Ｂ

［文章编号］１００１—１５６０（２００８）１０－００７２－０３

［中图分类号］ＴＱｌ５３．１

０前言

随着电子技术的发展，多引线表面安装器件的应用越来越多，引线的间距不断缩小（＜０．１ｍｍ），浸焊料已不能满足质量要求，焊料镀将成为标准的引线涂覆工艺。铜线材镀锡及锡基合金是焊料镀种之一。我国现有的酸性镀锡光亮剂最佳电流密度较低，很难适应高速电镀的要求，难以得到可焊性镀锡层。酸性镀锡光亮剂通常由含有苯环的醛、酮（如苄叉丙酮或醛）与邻甲苯胺的缩合物组成…。这些含有苯环的光亮剂在环境中难以降解，对环境造成了污染。针对国产酸性镀锡光亮剂的不足，本工作采用容易降解的脂肪伯胺和脂肪醛合成的希夫碱３种光亮剂ＤＬ０１，ＤＥ０３及ＤＬ０２［２’３】，对铜材进行光亮电镀，在硫酸体系镀液中，以不同的电流密度和搅拌速度，在①０．５

ｍｍ

１．１仪器、电极、电解池及试剂

采用ＣＨ电化学工作站，以辅助电极（阳极）为铂丝电极，参比电极为银・氯化银电极，工作电极（阴极）为自制铜电极。铜电极为少３

ｍｍ×７０

ｍｍ，圆柱表面

用绝缘漆涂覆，顶端保留１０ｍｍ，端面用晶相砂纸抛光至镜面亮，电解池为１０ｍＬ称量瓶，镀锡光亮剂ＦＢ。１．２镀液的组成

镀液的组成见表ｌ。１．３线性电位扫描测试

测试前Ｃｕ电极端面用１－Ａ１２０３粉抛光粉（０．０５斗ｍ）抛光，然后用湿滤纸擦净，用蒸馏水冲洗即可使用。扫描范围选取从０Ｖ至大量析Ｈ：为止，通常为０一一０．４５Ｖ，扫描速度的选取以出现Ｓｎ“的２个还原峰为条件，本试验为０．０２５Ｖ／ｓ。每次试验完毕后对电极重新进行抛光。

的铜线上镀出了锡、锡钴合金镀层，且镀层具有较好的可焊性旧’３Ｊ。为完善该工艺，了解其电化学行为，采用线性电位扫描法对硫酸光亮镀锡溶液中的极化曲线进行了研究。

２结果与讨论

试验表明，扫描曲线重现性好。每条曲线均选取第

１试验

一次扫描的曲线，相关数据见表２。２．１峰电位的读取规定

有峰时峰电流对应的电位是峰电位，无峰时则读

［收稿日期］２００８—０６—２１

［基金项目］江西省自然科学基金资助项目（９８５０２３）

取极化曲线的电流转折点所对应的电位。最大析氢电位为大量析氢曲线的切线与横坐标相交处的电位值。

一７２—

硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液极化曲线的研究

注：ｔ为没有观察到光亮剂的还原峰。＋＋高电位的还原峰大于４—８号的ｓｎ２＋的高电位还原峰。

从表２可知，１号参照液在硫酸介质中，Ｓｎ２＋有低电位峰一０．２４０Ｖ（下同）。

２．２添加剂对Ｓｎ“还原峰电位及峰高的影响

２．２．１

移至一０．４２０Ｖ。因此可以看到Ｓｎ２＋的高电位还原峰

一０．３９５２．２．４

Ｖ，ＤＬ０２在低电位时有极化作用。

ＤＬ０３

ＯＰ一１０乳化剂

从表２可知，５号镀液中的Ｄ１９３不影响Ｓｎ“的低电位还原峰，但由于使大量析氢电位负移至一０．４４０Ｖ，因而ｓｎ２＋的高电位还原峰一０．４１０Ｖ。ＤＬ０３是醇醛缩合物，室温下转变成烯醛缩合物，在稀硫酸中会质子化，电镀时会减少近阴极区自由Ｈ，０＋的浓度，致使大量析氢电位负移。

２．３

从表２可知，２号镀液中的ＯＰ．１０乳化剂得到ｓｎ２＋的还原峰电位发生变化，但峰高为参照液的１．７倍，表明ＯＰ－１０在低电位有明显的极化作用。

２．２．２

ＤＬ０１

从表２可知，３号镀液中的ＤＬ０１使ｓｎ２＋的还原峰由硫酸介质参照液的一０．２４０Ｖ负移至一０．２７５

Ｖ，１５

Ｃｏ¨的极化作用及与Ｓｎ的共析

从表２可知，７号镀液中少量的Ｃ０２＋使大量析氢电

号镀液中的ＦＢ使Ｓｎ２＋的还原峰由硫酸介质参照液的

～０．２４０

Ｖ负移至一０．２６５Ｖ，１５号镀液的低电位峰电

位负移至一０．４３０Ｖ，并有２个Ｓｎ２＋还原峰，电位分别是

一０．２７０Ｖ及一０．４１０

流是３号镀液低电位峰电流的２倍。显示ＤＬ０１、ＦＢ在低电位时有极化作用。

ＤＬ０１极化作用的效果比ＦＢ明显。原因是ＤＬ０１是希夫碱，在酸的作用下会质子化并酸解，且与Ｓｎ２＋还形成配合物，带上正电，在硫酸介质中使Ｓｎ２＋的低电位还原峰负移。

２．２．３

ＤＬ０２

Ｖ。从８号镀液可知，当加入

ＤＬ０１、ＤＬ０２及ＤＬ０３后Ｓｎ２＋低电位还原峰消失。增加ＣｏＳＯ。・７Ｈ２０至５０ｇ／Ｌ而减少ＳｎＳ０４至２０ｇ／Ｌ时，从９号镀液看出低电位有明显的极化作用，且峰电流是参照液低电位还原峰电流的２９倍，说明Ｃ０２＋的存在促进了Ｓｎ的沉积，Ｃ０２＋与Ｓｎ２＋共析。但当ＳｎＳＯ。增至４０ｇ／Ｌ时，１２号的结果与７号的结果大体一致。当加入添加剂ＤＬ０１，ＤＬ０２，ＤＬ０３后，１１号与８号结果一致，共析消失。

结果表明，当ＣｏＳＯ。・７Ｈ：０含量低时，在低、高电位

从表２可知，４号镀液中的ＤＬ０２使Ｓｎ２＋有２个还原峰，低电位峰一０．１６０Ｖ，由于氢的大量析出电位负

一７３—

硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液极化曲线的研究

有明显的极化作用；当ＳＩｌｓ０４含量为２０ｇ／Ｌ时，电位是

－０．２３５

ＳｎＳＯ。含量为２０∥Ｌ时，Ｃｏ促进了Ｓｎ的沉积产生共析；当ＳｎＳＯ。含量为４０ｇ／Ｌ时，Ｃ０２＋的极化作用以及共析作用消失。

（２）ＤＬ０１，ＤＬ０２及ＤＬ０３可作为硫酸镀锡溶液中的高速镀锡、锡铅钴合金的光亮剂。

［

参考文献

］

Ｖ，有明显的低电位极化作用，峰电位接近Ｓｎ２＋

的低电位还原峰，而大大小于Ｃ０２＋的还原电位，且峰电流高５一ｌＯ倍，说明Ｃｏ促进了Ｓｎ的沉积产生共析；但当ＳｎＳＯ。含量为４０ｇ／Ｌ，ＣＯＳ０４・７Ｈ２０仍为５０ｇ／Ｌ时共析消失，峰电流亦恢复正常。当有添加剂ＤＬ０１，ＤＩ＿０２，ＤＬ０３时，Ｃ０２＋的极化作用及共析作用消失。２．４光亮剂的性能

在硫酸镀锡、锡钴合金镀液中，ＤＬ０１与ＦＢ仅在低电位区有极化作用，ＤＬ０２，ＤＬ０３在高、低电位区有极化作用，并使大量析氢电位负移近０．０８

Ｖ，ＤＬ０１，ＤＬ０２，

李鸿年．电镀工艺手册［Ｍ］．上海：科学技术出版社，

１９８９．

［２］罗序燕，陈火平，李东林．铜线材氟硼酸盐高速电镀光亮锡、锡锡铜合金工艺［Ｊ］．表面技术，２００４，３３（４）：６７—６８．

ＤＬ０３及ＤＬ０１＋ＤＬ０３均可作为硫酸体系中高速镀锡、

锡钴合金的光亮剂ＨＪ。

［３］罗序燕，陈东林，罗国添．新型酸性镀锡光亮剂的表征及其性能［Ｊ］．材料保护，２００１，３１（１０）：１１一１２．

【４］罗序燕，李东林．铜线材氟硼酸盐高速电镀光亮锡铅及锡铅钴合金［Ｊ］．表面技术，２００４，３３（４）：６７—６８．

［编辑：童敏］

３结论

（１）在含ＤＬ０１，ＤＬ０２，ＤＩ＿０３及ＣｏＳＯ。的镀液中，当

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