化學(xué)鍍敏化液的穩(wěn)定性研究

任玉榮， 楊 程， 丁建寧， 黃小兵， 陳紅輝， 張海濤

（1.常州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 常州 213164；2.湖南文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 常德 415000；3.湖南省恩紅科技有限責(zé)任公司，湖南 常德 415001；4.安陽(yáng)文峰缸套有限責(zé)任公司，河南 安陽(yáng) 455000）

化學(xué)鍍敏化液的穩(wěn)定性研究

任玉榮1， 楊 程1， 丁建寧1， 黃小兵2， 陳紅輝3， 張海濤4

（1.常州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 常州 213164；2.湖南文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 常德 415000；3.湖南省恩紅科技有限責(zé)任公司，湖南 常德 415001；4.安陽(yáng)文峰缸套有限責(zé)任公司，河南 安陽(yáng) 455000）

采用強(qiáng)酸性氯化亞錫溶液進(jìn)行敏化處理，是化學(xué)鍍鎳前處理的重要工序之一。然而，由于溶液本身的性質(zhì)及外界帶來(lái)其他雜質(zhì)的影響，Sn2＋很容易被氧化成Sn4＋，從而導(dǎo)致氯化亞錫溶液的穩(wěn)定性很差。分析了導(dǎo)致敏化液不穩(wěn)定的因素，并通過(guò)改變傳統(tǒng)氯化亞錫溶液的工藝參數(shù)，將溶液的pH值由1.5調(diào)整至4.0～4.5，形成弱酸性配位體系，有效地提升了溶液的抗氧化能力，提高了敏化液的使用壽命，降低了化學(xué)鍍鎳的生產(chǎn)成本。

化學(xué)鍍；敏化液；氯化亞錫；穩(wěn)定性

0 前言

目前傳統(tǒng)的化學(xué)鍍鎳工藝均采用高錳酸鉀粗化，草酸去膜，pH值為1.5的強(qiáng)酸性氯化亞錫敏化，氯化鈀活化的前處理流程。然而，氯化亞錫在溶液配制過(guò)程中容易發(fā)生水解反應(yīng)：

生成的白色Sn（OH）Cl沉淀將使溶液變渾濁，影響敏化效果，并使后續(xù)的化學(xué)鍍層粗糙［1］。同時(shí)造成生產(chǎn)成本上升，也給廢水處理造成較大的影響。一般情況下，由于敏化液在化學(xué)鍍鎳工藝中所占的生產(chǎn)成本比例并不高，很多企業(yè)并未重視對(duì)敏化液的使用壽命和穩(wěn)定性的研究。本文通過(guò)實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)影響強(qiáng)酸性敏化液穩(wěn)定性的各種因素進(jìn)行分析論證，并開(kāi)發(fā)出一種具有高抗氧化性的弱酸性氯化亞錫敏化工藝。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

試樣采用孔隙率98% 、厚1.8mm的多孔聚氨酯海綿。采用純度為99.99%的錫片作為錫離子源，其尺寸為10mm×10mm。

1.2 工藝流程

高錳酸鉀粗化—→草酸去膜—→氯化亞錫敏化—→氯化鈀活化—→化學(xué)鍍鎳

1.3 敏化液配方

（1）強(qiáng)酸性敏化液

氯化亞錫5.5g/L，pH值1.5。

（2）弱酸性敏化液

氯化亞錫5.5g/L，對(duì)苯二酚8g/L，檸檬酸5g/L，明膠0.1g/L，pH值4.5。

2 結(jié)果與討論

將弱酸性敏化液和傳統(tǒng)的強(qiáng)酸性敏化液分別置于容器中，連續(xù)對(duì)十片經(jīng)過(guò)粗化和去膜的聚氨酯海綿進(jìn)行敏化處理，每次浸泡5min，每處理一片后測(cè)量溶液中Sn4＋的質(zhì)量濃度。

2.1 前處理對(duì)敏化液穩(wěn)定性的影響

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：新配好的弱酸性敏化液和強(qiáng)酸性敏化液表面都漂浮一層氧化膜；對(duì)試件進(jìn)行30 min浸泡后，強(qiáng)酸性敏化液開(kāi)始逐漸變成淺黃色，而弱酸性敏化液則依然保持本體色。Sn2＋容易氧化成Sn4＋，當(dāng)Sn4＋達(dá)到一定量時(shí)，將發(fā)生水解：

水解產(chǎn)物α-SnO2·H2O會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為β-（SnO2·H2O）5。α-SnO2·H2O 能溶于濃酸，而β-（SnO2·H2O）5不溶于酸和堿，進(jìn)而與Sn2＋形成一種黃色復(fù)合物，降低敏化效果，縮短敏化液的使用壽命。對(duì)溶液的成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知：兩種溶液中都不同程度地含有Fe3＋。

圖1 Fe3＋對(duì)敏化液穩(wěn)定性的影響

敏化前的去膜工藝采用的是草酸溶液。工業(yè)級(jí)草酸中含有的Fe2＋，在被帶入敏化液及之后的敏化過(guò)程中，被氧化成Fe3＋，從而使溶液整體變成黃色。敏化液中Sn4＋的質(zhì)量濃度的檢測(cè)結(jié)果，如圖2所示。由圖2可知：隨著Fe2＋的不斷帶入并被氧化，敏化液中Sn4＋的質(zhì)量濃度越來(lái)越高，導(dǎo)致整個(gè)敏化液失效而報(bào)廢。

圖2 敏化液中Sn4＋的質(zhì)量濃度的檢測(cè)結(jié)果

2.2 空氣氧化對(duì)敏化液穩(wěn)定性的影響

將新配的弱酸性敏化液和強(qiáng)酸性敏化液分別置于兩個(gè)完全敞開(kāi)的容器中靜置，溶液中各放置5片10mm×10mm的純錫片。10min后，兩種溶液表面都漂浮一層致密的氧化膜；30min后，強(qiáng)酸性敏化液開(kāi)始逐漸變渾濁。對(duì)溶液中Sn2＋的質(zhì)量濃度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖3所示。

圖3 空氣氧化對(duì)敏化液穩(wěn)定性的影響

文獻(xiàn)［2］指出：錫－鉛合金溶液中的Sn2＋容易被空氣中的氧氧化成Sn4＋，因此，溶液中的Sn2＋不斷減少，由Sn4＋生成的懸浮物不斷增多，影響鍍層質(zhì)量。在錫－鉛溶液中加入抗氧化劑對(duì)苯二酚，可有效地減慢Sn2＋氧化成Sn4＋的速度，而對(duì)溶液及鍍層均無(wú)不利影響。由圖3可知：隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)酸性敏化液中Sn2＋的質(zhì)量濃度不斷下降，到3g/L時(shí)才逐漸穩(wěn)定；而弱酸性敏化液在初配時(shí)雖然也發(fā)生了輕微的氧化，但在弱酸度及配位體系的條件下，Sn2＋的質(zhì)量濃度很快得到穩(wěn)定，水解速率得到了有效的抑制。

2.3 攪拌方式對(duì)敏化液穩(wěn)定性的影響

為使試樣表面均勻覆載Sn2＋，以得到均勻性較好的化學(xué)鍍鎳層，需要對(duì)敏化液進(jìn)行攪拌處理。傳統(tǒng)的化學(xué)鍍鎳工藝采用高低位槽進(jìn)行溶液雙向循環(huán)過(guò)濾，以促進(jìn)溶液的分散攪拌。采用這種方式對(duì)敏化液進(jìn)行攪拌，對(duì)溶液的整體均勻性有較好的效果。但因?yàn)閮?nèi)槽與外槽會(huì)形成一個(gè)落差，加大了溶液的傳輸路徑，即增加了溶液與空氣的接觸時(shí)間。為減少敏化液與空氣的接觸時(shí)間，采用內(nèi)部單向循環(huán)過(guò)濾的方式對(duì)溶液進(jìn)行攪拌。圖4為攪拌方式對(duì)敏化液穩(wěn)定性的影響。

圖4 攪拌方式對(duì)敏化液穩(wěn)定性的影響

由圖4可知：采用雙向攪拌方式對(duì)敏化液進(jìn)行攪拌后，敏化液的整體氧化速率比在空氣中靜置的快很多。Sn2＋的質(zhì)量濃度基本在10min后就呈現(xiàn)直線下降的趨勢(shì)。

3 結(jié)論

（1）前處理過(guò)程中Fe2＋的帶入及Sn4＋水解產(chǎn)生的β-（SnO2·H2O）5與Sn2＋形成一種黃色復(fù)合物，導(dǎo)致敏化液變黃而失去穩(wěn)定性。

（2）為確保敏化液的穩(wěn)定性，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)盡量減少溶液與空氣的接觸時(shí)間。采用單向過(guò)濾攪拌，既能確保溶液中金屬離子的均勻性，又能確保溶液的整體穩(wěn)定性。

（3）采用弱酸性敏化處理工藝，由于配位劑的存在及較低的酸度，能有效延長(zhǎng)敏化液的使用壽命。

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［1］陳亞.現(xiàn)代實(shí)用電鍍技術(shù)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003.

［2］侯敏生.錫鉛合金溶液中添加抗氧化劑［J］.電鍍與精飾，1986，8（2）：14.

A Research on Stability of Sensitizing Solution for Electroless Plating

REN Yu-rong1， YANG Cheng1， DⅠNG Jian-ning1， HUANG Xiao-bing2，CHEN Hong-hui3， ZHANG Hai-tao4
（1.School of Materials Science and Engineering，Changzhou University，Changzhou 213164，China；2.College of Chemistry and Chemical Engineering，Hunan University of Arts and Science，Changde 415000，China；3.Hunan Ehhome Science ＆ Technology Co.，Ltd.，Changde 415001，China；4.Anyang Wenfeng Cylinder Co.，Ltd.，Anyang 455000，China）

Sensitizing treatment using strong acidic SnCl2solution is one of the important processes in pretreatment of electroless nickel plating.However，because of the nature of itself and the influence of other impurities brought from outside，Sn2＋are easy to be oxidized into Sn4＋，which leads to a poor stability of SnCl2solution.The factors causing the sensitizing solution unstable were analyzed，and the pH value of the solution was adjusted from 1.5to 4.0～4.5by changing the process parameters of traditional SnCl2solution，forming a weak acid coordination system，thus the antioxidant capacity of the solution was effectively improved，the service life of the sensitizing solution extended，and the production cost of electroless nickel plating reduced.

electroless plating；sensitizing solution；SnCl2；stability

湖南省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（應(yīng)用化學(xué)）；湖南省自然科學(xué)基金（No.12JJ8004）；常德市科技計(jì)劃項(xiàng)目（No.2012ZX17，No.2012ZX20）；湖南文理學(xué)院博士啟動(dòng)基金（No.QD201110）

TQ 153

A

1000-4742（2014）03-0031-03

2012-09-27