[发明专利]耐蚀性锡-锌合金电沉积液及镀层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐蚀金属材料的制备方法，具体是一种耐蚀性锡-锌合金电沉积液及镀层的制备方法。

背景技术

锡-锌合金电镀层具有优异的耐蚀性，良好的耐磨性以及的出色的钎焊性，因而锡-锌合金既可做防护性镀层，亦可做功能性镀层，广泛应用于电气、汽车、航空、船舶等领域。

锡-锌合金电镀工艺于1915年问世，在20世纪30年代得到了初步的研究，二战期间锡酸盐-氰化物电镀工艺得到了广泛的应用，然而，考虑到氰化物的剧毒性及工艺的难操控程度，自20世纪60年代中叶，Sn-Zn合金电镀工艺的应用显著减少。近年来，科研工作者急切寻求镉镀层的替代品，非氰化物电镀体系的应用使Sn-Zn合金电镀重新成为研究热点，目前电镀液主要有以下几种：焦磷酸体系，柠檬酸盐体系，葡萄糖酸盐体系等。

目前应用的锡-锌合金电镀工艺，主要采用进口成品镀液，如：Enthone France SAS(Cookson Electronics group)的Zincrolyte^TM Sn 0406及Dipsol Gumm Company的SZ-242等，前者为含Sn(IV)离子和Zn(II)离子的碱性电镀溶液，施镀温度在40℃以上，后者为含Sn(II)离子和Zn(II)离子的近中性电镀溶液，施镀温度在室温下。然而，两种工艺都存在一些不足，前者溶液需加热至较高温度，工况不易维护且不符合节能减排要求，后者光亮剂合成较复杂，此外两种成品镀液价格昂贵，经济效益不高。而自主研发的镀液和工艺，普遍存在光亮剂合成复杂，镀层性能不佳等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种耐蚀性锡-锌合金电沉积液及镀层的制备方法。本发明的镀液配方，使用的光亮剂成分简单，为两种表面活性剂的组合，其均为常用化学药品，价格低廉，无需二次合成。本发明制备镀层所采用工艺在室温下即可施镀，工况易维护，所获得镀层致密，耐蚀性更高，极化曲线拟合数据表明，使用本发明工艺获得的镀层，其腐蚀电流密度较以Enthone France SAS(Cookson Electronics group)的Zincrolyte^TMSn 0406镀液和Dipsol Gumm Company的SZ-242镀液制备的相同成分镀层小1～2个数量级，因而，此发明具有良好的商业前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明涉及一种耐蚀性锡-锌合金电沉积液，所述1L的电沉积液包括以下各组分：SnSO₄0.05～0.2mol、ZnSO₄·7H₂O 0.05～0.2mol、(NH₄)₂SO₄0.2～0.6mol、络合剂0.1～0.8mol、稳定剂1～10g和表面活性剂0.5～5.0g。

优选地，所述的络合剂为羟基酸或羟基酸盐。

进一步优选地，所述的络合剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸、酒石酸或柠檬酸三铵。

优选地，所述的稳定剂为还原性酸。

进一步优选地，所述的稳定剂为抗坏血酸或硫代苹果酸。

优选地，所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂；

进一步优选地，所述阴离子表面活性剂为磺酸盐型或硫酸酯盐型；所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯型。

第二方面，本发明涉及一种耐蚀性锡-锌合金镀层的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将预处理后的基体与直流电源负极相连，石墨与直流电源正极相连，将预处理后的基体与石墨浸入前述的耐蚀性锡-锌合金电沉积液中，形成回路；

步骤二、进行恒电流电沉积制备所述耐蚀性锡-锌合金镀层。

优选地，所述的基体为铜或钢。

优选地，所述步骤一中预处理具体为：基体经打磨除去氧化层，用去离子水冲洗，烘干，再将打磨水洗后的基体置于丙酮中超声清洗后，取出烘干，最后，将基体置于稀硫酸中活化。

优选地，所述步骤二的恒电流电沉积参数为：电流密度为0.5～3.0A/dm²，沉积温度为20～40℃，沉积时间为10min～120min。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的镀液配方，使用的光亮剂成分简单，无需二次合成；