PSA電鍍錫可溶性陽極系統(tǒng)的研究

孫麗芳，郝建軍，方艷紅

PSA電鍍錫可溶性陽極系統(tǒng)的研究

孫麗芳，郝建軍，方艷紅

（沈陽理工大學(xué)，遼寧 沈陽 110168）

采用對比法研究了 PSA鍍錫中工藝參數(shù)變化對陽極錫板溶解質(zhì)量和研究錫板溶出電位的影響，并在實驗中初步探討了一種復(fù)合陽極形式下對可溶性陽極的影響。通過改變時間、溫度2個因素，來研究其對鍍液中錫離子濃度的影響。實驗結(jié)果表明，反應(yīng)時間為5 s，溫度為40 ℃時，電流效率最佳。

陽極溶解；PSA鍍錫；電流效率

目前國內(nèi)外使用的 PSA—弗羅斯坦電鍍鍍錫工藝主要為硫酸鹽溶液，陽極系統(tǒng)有兩種，一種是以歐美為代表的可溶性陽極系統(tǒng)；另一種是以日本為代表的不溶性陽極系統(tǒng)。

采用可溶性錫陽極的弗羅斯坦電鍍錫線，最大的問題是產(chǎn)生過剩鍍液，因為陰極電流效率比陽極電流效率低，而且陽極浸入溶液中錫的化學(xué)溶解和析出的金屬錫的化學(xué)溶解等，致使補(bǔ)充給鍍液的錫離子量多于沉積到鋼板上的錫離子量，因此，在實際操作中溶液的錫離子濃度逐漸上升[1-8]。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

（1）在PSA鍍錫液中，硫酸亞錫電離成二價錫離子和硫酸根離子。

同時,在溶液中，由于硫酸亞錫的水解和二價錫離子的氧化，還有少量的四價錫離子，致使溶液混濁。足夠的硫酸，可使反應(yīng)向左進(jìn)行，防止錫的水解。

(2) 電極反應(yīng)

在陽極上：

（3） 鍍液的穩(wěn)定性

PSA鍍液會有混濁現(xiàn)象出現(xiàn)，混濁物來自兩個方面。其一是亞錫氧化和水解：

其二是光亮劑的析出和分解，在鍍液溫度高于非離子表面活性的濁點(diǎn)溫度時，它的增溶劑的光亮劑一起從鍍液中析出[9-10]。

1.2 PSA電鍍工藝

PSA電鍍工藝參數(shù)見表1。

1.3 錫離子濃度的測定

二價錫在酸性溶液中被碘氧化為四價錫，滴定是一淀粉作為指示劑：

表1 PSA體系鍍液工藝規(guī)范Table 1 Craft standard of PSA system plating solution

錫總的測定：在微酸性溶液中，四價錫能和EDTA生產(chǎn)絡(luò)合物，但加入過量的氟化銨后，錫和氟離子生產(chǎn)更穩(wěn)定的絡(luò)合物而定量地釋出EDTA。根據(jù)這一反應(yīng)，本方法先在鹽酸溶液中再加入過量的EDTA，并煮沸使錫和EDTA生產(chǎn)絡(luò)合物，用30﹪的六次甲基四按將溶液的pH調(diào)節(jié)至5～6，以二甲苯酚橙指示劑，用硝酸鉛滴定過量的EDTA，然后加入氟化銨使錫的絡(luò)合物釋出EDTA，以硝酸鉛溶液滴定釋出的EDTA，進(jìn)而可以計算錫總的含量。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 時間對鍍液中錫離子濃度的影響

正本實驗選取了5個時間點(diǎn)進(jìn)行了電鍍實驗，電壓保持不變。在溫度30 ℃、電流強(qiáng)度0.5 A,pH為0.7的條件下，其時間分別為5 s、15 s、30 s、1 min、2 min。

所得數(shù)據(jù)繪制出鍍液中錫離子濃度隨著時間變化的曲線圖，如圖1所示。

圖1 鍍液中錫離子濃度隨著時間變化的曲線圖Fig.1 Change curves of tin ion concentration in plating solution along with time

由圖1可得知總錫離子濃度隨著電鍍時間的加長而逐漸減少，這是因為隨著電鍍的進(jìn)行，雖然陽極錫板不斷溶出錫離子，但吸附在陰極的錫離子要大于陽極溶出的錫離子，電鍍時間越長，吸附在陰極的錫離子越多，所以會出現(xiàn)總錫離子濃度逐漸下降的情形。溶液中二價錫離子濃度液逐漸下降，是因為電鍍時間越長，二價錫離子就越容易被氧化成四價錫離子和陽極錫溶解速度的降低，所以溶液中二價錫離子濃度會逐漸下降。而四價錫離子濃度逐漸上升是由于隨著時間的變化二價錫離子被氧化成四價錫離子。

2.2 溫度對鍍液中錫離子濃度的影響

本實驗分別在20,30,40,50和60 ℃下進(jìn)行了電鍍實驗，其它工藝條件分別為電流強(qiáng)度0.5 A，時間2 min，pH 0.7。所得數(shù)據(jù)繪制出鍍液中錫離子濃度隨著時間變化的曲線圖，如圖2所示。

圖2 鍍液中錫離子濃度隨著溫度變化的曲線圖Fig.2 Change curves of tin ion concentration in plating solution along with temperature

從圖2可以看出，當(dāng)電鍍溫度逐漸升高時，總錫離子濃度逐漸增大，當(dāng)溫度為 40 ℃時，總錫離子濃度達(dá)到最大值。當(dāng)繼續(xù)提升溫度時，總錫離子又逐漸下降。而二價錫離子濃度在 40 ℃時也有最大值。在低于 40 ℃時，隨著溫度的升高，二價錫離子濃度先逐漸降低又逐漸升高。在高于 40 ℃時隨著溫度的升高，二價錫離子濃度逐漸降低。四價錫離子濃度隨著時間的升高不斷增大，這是因為隨著溫度的升高，二價錫離子更容易氧化成四價錫離子。

3 結(jié) 論

通過改變時間、溫度2個因素，來研究其對鍍液中錫離子濃度的影響，最終確定了最佳電流效率：時間為5 s，溫度為40 ℃。

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Study on PSA Electroplating Tin Soluble Anode System

SUN Li-fang，HAO Jian-jun，F(xiàn)ANG Yan-hong
(Shenyang Ligong University, Liaoning Shenyang 110168，China)

Effects of PSA electroplating tin process parameters on the anode tin plate dissolving quality and stripping potential were studied by the contrast method, and influence of a composite anode form on soluble anode was discussed. Through changing time and temperature，effect of time and temperature on tin ion concentration in plating solution was studied. Experimental results show that when reaction time and temperature are 5 s and 40 ℃, the current efficiency is best.

Anode dissolution; PSA tin-plating; Current efficiency

TQ 153.1+3

A

1671-0460（2010）06-0632-03

2010-09-25

孫麗芳（1984-），女，遼寧凌源人，沈陽理工大學(xué)碩士，2007年畢業(yè)沈陽化工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)。E-mail： sunlifang0524@126.com，電話：024-27795067。

郝建軍（1968-），男，副教授。E-mail：hjj68881@163.com，電話：024-24680345。