第4l卷第lO期2008年IO月
材料保护MaterialsProtection
V01.41
No.10
Oct.2008
硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液极化曲线的研究
罗序燕1。陈火平1.朱传华1。李东林1,李勋2
(1.江西理工大学材料与化学工程学院,江西赣州341000;
2.赣南师范学院,江西赣州341000)
[摘要]
为了研究3种希夫碱光亮剂(DL01、DL02、DL03)及CoSO。在电镀时的电化学行为,采用线
性电位扫描法测定了含新型添加剂的硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液的极化曲线。结果表明,在含DIJDl或镀锡光亮剂FB的硫酸镀锡溶液中,Sn2+的还原峰电位分别为一0.275V及一0.265V。在含DL02或DIJD3的硫酸镀锡溶液中,有2个Sn“的还原峰,低电位还原峰分别为一0.160,一0.240V;高电位还原峰的电位
分别为一0.395,一0.410V,并使大量析氢电位峰负移一0.080,一0.100V。在含DIJDl、DIJD2、DL03及Co-
S04的镀液中,"-3SnS04为20g/L时,Co促进了Sn的沉积产生共析;"-3SnS04含量为40吕/L时,Co“的极化作用及共析作用消失。
[关键词]
光亮电镀;锡;锡钴合金;线性电位扫描;极化曲线;协同共沉积
[文献标识码】B
[文章编号]1001—1560(2008)10-0072-03
[中图分类号]TQl53.1
0前言
随着电子技术的发展,多引线表面安装器件的应用越来越多,引线的间距不断缩小(<0.1mm),浸焊料已不能满足质量要求,焊料镀将成为标准的引线涂覆工艺。铜线材镀锡及锡基合金是焊料镀种之一。我国现有的酸性镀锡光亮剂最佳电流密度较低,很难适应高速电镀的要求,难以得到可焊性镀锡层。酸性镀锡光亮剂通常由含有苯环的醛、酮(如苄叉丙酮或醛)与邻甲苯胺的缩合物组成…。这些含有苯环的光亮剂在环境中难以降解,对环境造成了污染。针对国产酸性镀锡光亮剂的不足,本工作采用容易降解的脂肪伯胺和脂肪醛合成的希夫碱3种光亮剂DL01,DE03及DL02[2’3】,对铜材进行光亮电镀,在硫酸体系镀液中,以不同的电流密度和搅拌速度,在①0.5
mm
1.1仪器、电极、电解池及试剂
采用CH电化学工作站,以辅助电极(阳极)为铂丝电极,参比电极为银・氯化银电极,工作电极(阴极)为自制铜电极。铜电极为少3
mm×70
mm,圆柱表面
用绝缘漆涂覆,顶端保留10mm,端面用晶相砂纸抛光至镜面亮,电解池为10mL称量瓶,镀锡光亮剂FB。1.2镀液的组成
镀液的组成见表l。1.3线性电位扫描测试
测试前Cu电极端面用1-A1203粉抛光粉(0.05斗m)抛光,然后用湿滤纸擦净,用蒸馏水冲洗即可使用。扫描范围选取从0V至大量析H:为止,通常为0一一0.45V,扫描速度的选取以出现Sn“的2个还原峰为条件,本试验为0.025V/s。每次试验完毕后对电极重新进行抛光。
的铜线上镀出了锡、锡钴合金镀层,且镀层具有较好的可焊性旧’3J。为完善该工艺,了解其电化学行为,采用线性电位扫描法对硫酸光亮镀锡溶液中的极化曲线进行了研究。
2结果与讨论
试验表明,扫描曲线重现性好。每条曲线均选取第
1试验
一次扫描的曲线,相关数据见表2。2.1峰电位的读取规定
有峰时峰电流对应的电位是峰电位,无峰时则读
[收稿日期]2008—06—21
[基金项目]江西省自然科学基金资助项目(985023)
取极化曲线的电流转折点所对应的电位。最大析氢电位为大量析氢曲线的切线与横坐标相交处的电位值。
一72—
硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液极化曲线的研究
注:t为没有观察到光亮剂的还原峰。++高电位的还原峰大于4—8号的sn2+的高电位还原峰。
从表2可知,1号参照液在硫酸介质中,Sn2+有低电位峰一0.240V(下同)。
2.2添加剂对Sn“还原峰电位及峰高的影响
2.2.1
移至一0.420V。因此可以看到Sn2+的高电位还原峰
一0.3952.2.4
V,DL02在低电位时有极化作用。
DL03
OP一10乳化剂
从表2可知,5号镀液中的D193不影响Sn“的低电位还原峰,但由于使大量析氢电位负移至一0.440V,因而sn2+的高电位还原峰一0.410V。DL03是醇醛缩合物,室温下转变成烯醛缩合物,在稀硫酸中会质子化,电镀时会减少近阴极区自由H,0+的浓度,致使大量析氢电位负移。
2.3
从表2可知,2号镀液中的OP.10乳化剂得到sn2+的还原峰电位发生变化,但峰高为参照液的1.7倍,表明OP-10在低电位有明显的极化作用。
2.2.2
DL01
从表2可知,3号镀液中的DL01使sn2+的还原峰由硫酸介质参照液的一0.240V负移至一0.275
V,15
Co¨的极化作用及与Sn的共析
从表2可知,7号镀液中少量的C02+使大量析氢电
号镀液中的FB使Sn2+的还原峰由硫酸介质参照液的
~0.240
V负移至一0.265V,15号镀液的低电位峰电
位负移至一0.430V,并有2个Sn2+还原峰,电位分别是
一0.270V及一0.410
流是3号镀液低电位峰电流的2倍。显示DL01、FB在低电位时有极化作用。
DL01极化作用的效果比FB明显。原因是DL01是希夫碱,在酸的作用下会质子化并酸解,且与Sn2+还形成配合物,带上正电,在硫酸介质中使Sn2+的低电位还原峰负移。
2.2.3
DL02
V。从8号镀液可知,当加入
DL01、DL02及DL03后Sn2+低电位还原峰消失。增加CoSO。・7H20至50g/L而减少SnS04至20g/L时,从9号镀液看出低电位有明显的极化作用,且峰电流是参照液低电位还原峰电流的29倍,说明C02+的存在促进了Sn的沉积,C02+与Sn2+共析。但当SnSO。增至40g/L时,12号的结果与7号的结果大体一致。当加入添加剂DL01,DL02,DL03后,11号与8号结果一致,共析消失。
结果表明,当CoSO。・7H:0含量低时,在低、高电位
从表2可知,4号镀液中的DL02使Sn2+有2个还原峰,低电位峰一0.160V,由于氢的大量析出电位负
一73—
硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液极化曲线的研究
有明显的极化作用;当SIls04含量为20g/L时,电位是
-0.235
SnSO。含量为20∥L时,Co促进了Sn的沉积产生共析;当SnSO。含量为40g/L时,C02+的极化作用以及共析作用消失。
(2)DL01,DL02及DL03可作为硫酸镀锡溶液中的高速镀锡、锡铅钴合金的光亮剂。
[
参考文献
]
V,有明显的低电位极化作用,峰电位接近Sn2+
的低电位还原峰,而大大小于C02+的还原电位,且峰电流高5一lO倍,说明Co促进了Sn的沉积产生共析;但当SnSO。含量为40g/L,COS04・7H20仍为50g/L时共析消失,峰电流亦恢复正常。当有添加剂DL01,DI_02,DL03时,C02+的极化作用及共析作用消失。2.4光亮剂的性能
在硫酸镀锡、锡钴合金镀液中,DL01与FB仅在低电位区有极化作用,DL02,DL03在高、低电位区有极化作用,并使大量析氢电位负移近0.08
V,DL01,DL02,
李鸿年.电镀工艺手册[M].上海:科学技术出版社,
1989.
[2]罗序燕,陈火平,李东林.铜线材氟硼酸盐高速电镀光亮锡、锡锡铜合金工艺[J].表面技术,2004,33(4):67—68.
DL03及DL01+DL03均可作为硫酸体系中高速镀锡、
锡钴合金的光亮剂HJ。
[3]罗序燕,陈东林,罗国添.新型酸性镀锡光亮剂的表征及其性能[J].材料保护,2001,31(10):11一12.
【4]罗序燕,李东林.铜线材氟硼酸盐高速电镀光亮锡铅及锡铅钴合金[J].表面技术,2004,33(4):67—68.
[编辑:童敏]
3结论
(1)在含DL01,DL02,DI_03及CoSO。的镀液中,当
《现代化工)2009年征订启事
《现代化工》是由中国化工信息中心主办,1980年创刊并公开发行的化工专业技术刊物,为全国中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)、中国期刊方阵双奖期刊及国家期刊奖期刊,被美国《Engineer-
ing
21世纪知识经济科技创新的必备读物
报道原始论文发表研究报告综述最新进展提供简报信息
刊号:I
SSN1001-9731
ON
50-1099/TH
欢迎订阅舢年助锨材料
《功能材料》是由国家仪表功能材料工程技术研究中心、重庆仪表材料研究所和中国仪器仪表学会仪表材料学会共同主办的材料专业学术类期刊,主要报道功能材料科学与工程各领域最新成果的原始论文和研究报告以及新材料、新技术的进展综合论述。
《功能材料》70年创刊,已成为中文材料科学核心期刊;中国期刊方阵期刊;CA、El、METADEX等国际著名检索刊物的文献源期刊;中国学位与研究生教育重要期刊;中国科技论文统计源期刊;中国科学引文数据库技术类核心期刊;中国期刊网、中国学术期刊(光盘版)全文收录期刊;中国学术期刊综合评价数据库来源期刊;《cAJCD规范》执行优秀期刊。
《功能材料》学术作风严谨,科技视野开阔,在国内外材料科学与工程界具有重要影响。
《功能材料》拥有阵容强大的高水平的编辑委员会。中国科学院院士和中国工程院师昌绪、严东生、徐叙珞、干福熹、徐僖、左铁镛、涂铭旌等院士任本刊顾问;以蒋民华院士为主任的120位材料界著名学者、专家任本刊编委和通讯编委。
《功能材料>为月刊,每期168页,每册定价12元。邮发代号:78—6。全国各地邮局均可订阅,也可直接从邮局汇款到编辑部补订。
通信:(400700)重庆北碚重庆仪表材料研究所《功能材料》编辑部
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电话:023—68264739传真:023—68264719<功能材料>编辑都
Index》(E1)Pageone、《ChemicalAbstract}(CA)、《中国
化学化工文摘》及《中国科学引文索引》等国内外重要检索机构收录。
该刊以战略性、工业性和信息性为特色,全面报道国内外最新化工科研、技术应用和技术革新成果,探讨化工行业和科研领域的热点、焦点话题。主要栏目有专论与评述、技术进展、科研与开发、工艺与设备、市场研究、海外纵横、管理科学、知识介绍、国外动态、国内综合信息、开发导向、技术转让等。读者对象为化工及其相关领域从事科研、设计、教学、信息研究及技术管理工作的人员。
该刊为月刊,大16开,正文80页,每月20日出版,单价
15元,全年180元,网络版定价300形年。国内统一刊号:
CNll一2172/TQ,国际标准刊号:ISSN0253—4320。邮发代号82—67,错过订刊季节也可与本刊发行部联系订阅。邮局汇款地址:北京安外小关街53号《现代化工》编辑部邮编:100029传真:010—64444026,64437104电话:010—64444113,64444025/105转837—842E—mail:mci@eheminfo.gov.ca联系人:杨瑞影网址:http://www.xdhg.corn.cn
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汇款请务必注明:订2009年<矗代化工>●.i‘
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第4l卷第lO期2008年IO月
材料保护MaterialsProtection
V01.41
No.10
Oct.2008
硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液极化曲线的研究
罗序燕1。陈火平1.朱传华1。李东林1,李勋2
(1.江西理工大学材料与化学工程学院,江西赣州341000;
2.赣南师范学院,江西赣州341000)
[摘要]
为了研究3种希夫碱光亮剂(DL01、DL02、DL03)及CoSO。在电镀时的电化学行为,采用线
性电位扫描法测定了含新型添加剂的硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液的极化曲线。结果表明,在含DIJDl或镀锡光亮剂FB的硫酸镀锡溶液中,Sn2+的还原峰电位分别为一0.275V及一0.265V。在含DL02或DIJD3的硫酸镀锡溶液中,有2个Sn“的还原峰,低电位还原峰分别为一0.160,一0.240V;高电位还原峰的电位
分别为一0.395,一0.410V,并使大量析氢电位峰负移一0.080,一0.100V。在含DIJDl、DIJD2、DL03及Co-
S04的镀液中,"-3SnS04为20g/L时,Co促进了Sn的沉积产生共析;"-3SnS04含量为40吕/L时,Co“的极化作用及共析作用消失。
[关键词]
光亮电镀;锡;锡钴合金;线性电位扫描;极化曲线;协同共沉积
[文献标识码】B
[文章编号]1001—1560(2008)10-0072-03
[中图分类号]TQl53.1
0前言
随着电子技术的发展,多引线表面安装器件的应用越来越多,引线的间距不断缩小(<0.1mm),浸焊料已不能满足质量要求,焊料镀将成为标准的引线涂覆工艺。铜线材镀锡及锡基合金是焊料镀种之一。我国现有的酸性镀锡光亮剂最佳电流密度较低,很难适应高速电镀的要求,难以得到可焊性镀锡层。酸性镀锡光亮剂通常由含有苯环的醛、酮(如苄叉丙酮或醛)与邻甲苯胺的缩合物组成…。这些含有苯环的光亮剂在环境中难以降解,对环境造成了污染。针对国产酸性镀锡光亮剂的不足,本工作采用容易降解的脂肪伯胺和脂肪醛合成的希夫碱3种光亮剂DL01,DE03及DL02[2’3】,对铜材进行光亮电镀,在硫酸体系镀液中,以不同的电流密度和搅拌速度,在①0.5
mm
1.1仪器、电极、电解池及试剂
采用CH电化学工作站,以辅助电极(阳极)为铂丝电极,参比电极为银・氯化银电极,工作电极(阴极)为自制铜电极。铜电极为少3
mm×70
mm,圆柱表面
用绝缘漆涂覆,顶端保留10mm,端面用晶相砂纸抛光至镜面亮,电解池为10mL称量瓶,镀锡光亮剂FB。1.2镀液的组成
镀液的组成见表l。1.3线性电位扫描测试
测试前Cu电极端面用1-A1203粉抛光粉(0.05斗m)抛光,然后用湿滤纸擦净,用蒸馏水冲洗即可使用。扫描范围选取从0V至大量析H:为止,通常为0一一0.45V,扫描速度的选取以出现Sn“的2个还原峰为条件,本试验为0.025V/s。每次试验完毕后对电极重新进行抛光。
的铜线上镀出了锡、锡钴合金镀层,且镀层具有较好的可焊性旧’3J。为完善该工艺,了解其电化学行为,采用线性电位扫描法对硫酸光亮镀锡溶液中的极化曲线进行了研究。
2结果与讨论
试验表明,扫描曲线重现性好。每条曲线均选取第
1试验
一次扫描的曲线,相关数据见表2。2.1峰电位的读取规定
有峰时峰电流对应的电位是峰电位,无峰时则读
[收稿日期]2008—06—21
[基金项目]江西省自然科学基金资助项目(985023)
取极化曲线的电流转折点所对应的电位。最大析氢电位为大量析氢曲线的切线与横坐标相交处的电位值。
一72—
硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液极化曲线的研究
注:t为没有观察到光亮剂的还原峰。++高电位的还原峰大于4—8号的sn2+的高电位还原峰。
从表2可知,1号参照液在硫酸介质中,Sn2+有低电位峰一0.240V(下同)。
2.2添加剂对Sn“还原峰电位及峰高的影响
2.2.1
移至一0.420V。因此可以看到Sn2+的高电位还原峰
一0.3952.2.4
V,DL02在低电位时有极化作用。
DL03
OP一10乳化剂
从表2可知,5号镀液中的D193不影响Sn“的低电位还原峰,但由于使大量析氢电位负移至一0.440V,因而sn2+的高电位还原峰一0.410V。DL03是醇醛缩合物,室温下转变成烯醛缩合物,在稀硫酸中会质子化,电镀时会减少近阴极区自由H,0+的浓度,致使大量析氢电位负移。
2.3
从表2可知,2号镀液中的OP.10乳化剂得到sn2+的还原峰电位发生变化,但峰高为参照液的1.7倍,表明OP-10在低电位有明显的极化作用。
2.2.2
DL01
从表2可知,3号镀液中的DL01使sn2+的还原峰由硫酸介质参照液的一0.240V负移至一0.275
V,15
Co¨的极化作用及与Sn的共析
从表2可知,7号镀液中少量的C02+使大量析氢电
号镀液中的FB使Sn2+的还原峰由硫酸介质参照液的
~0.240
V负移至一0.265V,15号镀液的低电位峰电
位负移至一0.430V,并有2个Sn2+还原峰,电位分别是
一0.270V及一0.410
流是3号镀液低电位峰电流的2倍。显示DL01、FB在低电位时有极化作用。
DL01极化作用的效果比FB明显。原因是DL01是希夫碱,在酸的作用下会质子化并酸解,且与Sn2+还形成配合物,带上正电,在硫酸介质中使Sn2+的低电位还原峰负移。
2.2.3
DL02
V。从8号镀液可知,当加入
DL01、DL02及DL03后Sn2+低电位还原峰消失。增加CoSO。・7H20至50g/L而减少SnS04至20g/L时,从9号镀液看出低电位有明显的极化作用,且峰电流是参照液低电位还原峰电流的29倍,说明C02+的存在促进了Sn的沉积,C02+与Sn2+共析。但当SnSO。增至40g/L时,12号的结果与7号的结果大体一致。当加入添加剂DL01,DL02,DL03后,11号与8号结果一致,共析消失。
结果表明,当CoSO。・7H:0含量低时,在低、高电位
从表2可知,4号镀液中的DL02使Sn2+有2个还原峰,低电位峰一0.160V,由于氢的大量析出电位负
一73—
硫酸光亮镀锡、锡钴合金镀液极化曲线的研究
有明显的极化作用;当SIls04含量为20g/L时,电位是
-0.235
SnSO。含量为20∥L时,Co促进了Sn的沉积产生共析;当SnSO。含量为40g/L时,C02+的极化作用以及共析作用消失。
(2)DL01,DL02及DL03可作为硫酸镀锡溶液中的高速镀锡、锡铅钴合金的光亮剂。
[
参考文献
]
V,有明显的低电位极化作用,峰电位接近Sn2+
的低电位还原峰,而大大小于C02+的还原电位,且峰电流高5一lO倍,说明Co促进了Sn的沉积产生共析;但当SnSO。含量为40g/L,COS04・7H20仍为50g/L时共析消失,峰电流亦恢复正常。当有添加剂DL01,DI_02,DL03时,C02+的极化作用及共析作用消失。2.4光亮剂的性能
在硫酸镀锡、锡钴合金镀液中,DL01与FB仅在低电位区有极化作用,DL02,DL03在高、低电位区有极化作用,并使大量析氢电位负移近0.08
V,DL01,DL02,
李鸿年.电镀工艺手册[M].上海:科学技术出版社,
1989.
[2]罗序燕,陈火平,李东林.铜线材氟硼酸盐高速电镀光亮锡、锡锡铜合金工艺[J].表面技术,2004,33(4):67—68.
DL03及DL01+DL03均可作为硫酸体系中高速镀锡、
锡钴合金的光亮剂HJ。
[3]罗序燕,陈东林,罗国添.新型酸性镀锡光亮剂的表征及其性能[J].材料保护,2001,31(10):11一12.
【4]罗序燕,李东林.铜线材氟硼酸盐高速电镀光亮锡铅及锡铅钴合金[J].表面技术,2004,33(4):67—68.
[编辑:童敏]
3结论
(1)在含DL01,DL02,DI_03及CoSO。的镀液中,当
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该刊为月刊,大16开,正文80页,每月20日出版,单价
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