PSA電鍍錫可溶性陽(yáng)極系統(tǒng)的研究

孫麗芳，郝建軍，方艷紅

PSA電鍍錫可溶性陽(yáng)極系統(tǒng)的研究

孫麗芳，郝建軍，方艷紅

（沈陽(yáng)理工大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110168）

采用對(duì)比法研究了 PSA鍍錫中工藝參數(shù)變化對(duì)陽(yáng)極錫板溶解質(zhì)量和研究錫板溶出電位的影響，并在實(shí)驗(yàn)中初步探討了一種復(fù)合陽(yáng)極形式下對(duì)可溶性陽(yáng)極的影響。通過(guò)改變時(shí)間、溫度2個(gè)因素，來(lái)研究其對(duì)鍍液中錫離子濃度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)時(shí)間為5 s，溫度為40 ℃時(shí)，電流效率最佳。

陽(yáng)極溶解；PSA鍍錫；電流效率

目前國(guó)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(yáng)極系統(tǒng)有兩種，一種是以歐美為代表的可溶性陽(yáng)極系統(tǒng)；另一種是以日本為代表的不溶性陽(yáng)極系統(tǒng)。

采用可溶性錫陽(yáng)極的弗羅斯坦電鍍錫線，最大的問題是產(chǎn)生過(guò)剩鍍液，因?yàn)殛帢O電流效率比陽(yáng)極電流效率低，而且陽(yáng)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(shí)際操作中溶液的錫離子濃度逐漸上升[1-8]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

（1）在PSA鍍錫液中，硫酸亞錫電離成二價(jià)錫離子和硫酸根離子。

同時(shí),在溶液中，由于硫酸亞錫的水解和二價(jià)錫離子的氧化，還有少量的四價(jià)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(yáng)極上：

（3） 鍍液的穩(wěn)定性

PSA鍍液會(huì)有混濁現(xiàn)象出現(xiàn)，混濁物來(lái)自兩個(gè)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(shí)，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(cè)定

二價(jià)錫在酸性溶液中被碘氧化為四價(jià)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(cè)定：在微酸性溶液中，四價(jià)錫能和EDTA生產(chǎn)絡(luò)合物，但加入過(guò)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(guò)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(guò)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(jì)算錫總的含量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 時(shí)間對(duì)鍍液中錫離子濃度的影響

正本實(shí)驗(yàn)選取了5個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行了電鍍實(shí)驗(yàn)，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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間的加長(zhǎng)而逐漸減少，這是因?yàn)殡S著電鍍的進(jìn)行，雖然陽(yáng)極錫板不斷溶出錫離子，但吸附在陰極的錫離子要大于陽(yáng)極溶出的錫離子，電鍍時(shí)間越長(zhǎng)，吸附在陰極的錫離子越多，所以會(huì)出現(xiàn)總錫離子濃度逐漸下降的情形。溶液中二價(jià)錫離子濃度液逐漸下降，是因?yàn)殡婂儠r(shí)間越長(zhǎng)，二價(jià)錫離子就越容易被氧化成四價(jià)錫離子和陽(yáng)極錫溶解速度的降低，所以溶液中二價(jià)錫離子濃度會(huì)逐漸下降。而四價(jià)錫離子濃度逐漸上升是由于隨著時(shí)間的變化二價(jià)錫離子被氧化成四價(jià)錫離子。

2.2 溫度對(duì)鍍液中錫離子濃度的影響

本實(shí)驗(yàn)分別在20,30,40,50和60 ℃下進(jìn)行了電鍍實(shí)驗(yàn)，其它工藝條件分別為電流強(qiáng)度0.5 A，時(shí)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(shí)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(shí)，總錫離子濃度逐漸增大，當(dāng)溫度為 40 ℃時(shí)，總錫離子濃度達(dá)到最大值。當(dāng)繼續(xù)提升溫度時(shí)，總錫離子又逐漸下降。而二價(jià)錫離子濃度在 40 ℃時(shí)也有最大值。在低于 40 ℃時(shí)，隨著溫度的升高，二價(jià)錫離子濃度先逐漸降低又逐漸升高。在高于 40 ℃時(shí)隨著溫度的升高，二價(jià)錫離子濃度逐漸降低。四價(jià)錫離子濃度隨著時(shí)間的升高不斷增大，這是因?yàn)殡S著溫度的升高，二價(jià)錫離子更容易氧化成四價(jià)錫離子。

3 結(jié) 論

通過(guò)改變時(shí)間、溫度2個(gè)因素，來(lái)研究其對(duì)鍍液中錫離子濃度的影響，最終確定了最佳電流效率：時(shí)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(yáng)理工大學(xué)碩士，2007年畢業(yè)沈陽(yáng)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。