抗氧劑對錫鍍層性能的影響

譚 勇,孫 杰

（沈陽理工大學環境與化學工程學院，遼寧沈陽,110159）

0 引言

電鍍錫鋼板的應用十分廣泛，廣泛應用于各種的產品的包裝當中，比如食品行業的中的罐頭、飲料等產品的包裝，化工產品、各種日用品的的罐體、封蓋的包裝。電鍍錫鋼板也就是通常所說的馬口鐵，在冷軋低碳鋼板或者鋼帶表面電鍍一層純錫，充分利用了冷軋板本身的高強度以及良好的加工性能與錫金屬自身的的美觀性、耐蝕性、易焊接性能的優勢，性能非常良好。

在整個電鍍錫體系中，使用的鍍錫工藝主要有酸性硫酸鹽鍍錫、甲酚磺酸鍍錫、鹵化物鍍錫、氟硼酸鍍錫和堿性鍍錫等五種，其工藝各具有特點。由于甲基磺酸鹽鍍錫的鍍液簡單，便于維護和管理，成本也較低，在電子行關于業中也得到普遍認可。因此，該領域的研究國內一直以來十分關注。而甲基磺酸鍍錫體系具有很多其他鍍液體系無法比擬的優點，比如鍍液穩定，電流效率高，工作電流密度大。另外鍍層沉積速度快，質量高，鍍液無氟污染，毒性小，極易生物降解，對設備的腐蝕性小，Sn2+的氧化程度低且可以獲得晶粒細致平滑鍍層等特點。并且甲基磺酸可以提高表面活性劑和其它有機添加劑的可溶性，添加少量的添加劑能夠鍍出光亮的鍍錫層。由于Sn2+易氧化，容易發生發生鍍液混濁，這種混濁物是亞錫鹽氧化，水解的產物及光亮劑的析出和分解物。這些不易沉降、不易過濾，無法回收的水解產物形成溶膠，導致錫鹽的浪費，因此加入少量的抗氧劑是必須的，含有對間苯二酚或者對鄰苯二酚的基團化合物有吸氧能力，可作為穩定劑的基本成分。

1 實驗

實驗采用普通的商用冷軋板，尺寸：4cm×5cm.在實驗之前，對試樣進行前處理，工藝如下：試樣打磨→除油(NaOH，17～23g/L ：SNN-25，2～4 g/L，45℃ ) →水洗→酸洗 (55～65g/L H2SO4，室溫) →水洗待用。

將前處理完成的試樣進行甲基磺酸鹽（MSA）電鍍，其中鍍液的主要成分為甲基磺酸亞錫(以錫計12～18g/L) ，甲基磺酸濃度范圍40～50mL/L，抗氧化劑濃度范圍10～30mL/L，電流密度為1.2A/dm2，鍍液溫度為45℃。

采用DCTC 1200P 型鹽霧箱對試片進行中性鹽霧試驗，采用的標準為GB/T10125-1997 標準。采用電化學工作站CHl650A對其電化學性能進行測試，其中交流阻抗和塔菲爾曲線的掃速為0.005 V/s。采用SX-550 型掃描電鏡(SEM)觀察抗氧劑對鍍錫層表面形貌的影響。

2 結果與討論

2.1 抗氧劑對鍍層耐鹽霧腐蝕性能的影響

圖1為不同添加濃度的抗氧劑對試樣耐鹽霧腐蝕性能的影響。從圖中可以看出，由此可見，抗氧化劑的濃度為20mL/L時，鍍層的耐蝕性最好。

圖1 相同量添加劑A不同量抗氧化劑的鍍層耐中性鹽霧圖

2.2 抗氧劑對鍍錫層電化學性能的影響

圖2 不同含量抗氧化劑下鍍層的交流阻抗譜

圖2 及圖3分別為鍍液中添加不同含量抗氧劑時鍍錫層的電化學阻抗譜及極化曲線，表1為電化學參數。從圖3的交流阻抗圖也可以看出，鍍層的阻抗半徑隨抗氧化劑的濃度的增加先增大后減小再增大，當抗氧化劑的濃度為20mL/L時，鍍層的阻抗半徑最大，即極化電阻值和阻抗值最大，鍍層的防腐性能最好。當抗氧化劑的濃度為25mL/L時，鍍層的阻抗半徑減小，即極化電阻值和阻抗值減小，鍍層的防腐性變差。但是再繼續增加抗氧化劑的含量，鍍層的阻抗半徑變大，鍍層的耐蝕性增加。從圖4的極化曲線看到，腐蝕電流隨著抗氧化劑的濃度的增加先增大后減小，當抗氧化劑的濃度為20mL/L時，腐蝕電位較低，腐蝕電流最小，線性極化電阻在五組不同抗氧化劑含量中線性極化電阻最大，說明抗氧化劑的濃度為20mL/L時，鍍層耐蝕性最好，這與鹽霧試驗和交流阻抗的測試結果基本相同。

圖3 不同量抗氧化劑的鍍層的Tafel曲線

表1 極化曲線的電化學參數

3 結論

在鍍液中添加抗氧劑，隨著抗氧化劑量的增加陰極極化增強，阻礙了錫的電沉積過程，電流效果提高沉積速率加快，鍍層的耐蝕性增強。抗氧劑可以使晶體優先吸附在活性較高的晶面上，使得這些晶面的生長速度下降，這就使各個晶面的生長速度接近，形成結構致密、排列整齊的晶體。當抗氧化劑的抗氧劑的用量為20mL/L時，達到最優的抗腐蝕性能。

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