本发明涉及一种酸性半光亮镀锡溶液及其制备方法，属于镀锡技术领域。
背景技术：
酸性镀锡是60年代发展起来的一种电镀工艺。镀锡具有毒性低，环保性能好，沉积速度快，电流效率高及耐蚀性好等优点，在国内外逐渐获得了推广应用。根据镀层的光亮度，酸性镀锡可分为光亮镀层和半光亮镀层。后者也称为暗锡、雾锡和亚光锡，相比前者，半光亮镀锡层具有优良的可靠性，它适合作为各种电子元件的可焊性镀层，有比全光亮镀锡更好的分散能力，在兼顾装配件外观需要的同时，又可以减少安装中的高光亮对操作者眼部的刺激。
常用的酸性半光亮镀锡工艺分为硫酸型和磺酸型两种。后者镀液稳定性好，电流密度较高，适合于高速电镀使用，但电镀液的成本很高。相比而言，前者虽然稳定性相对较低，但其成本低，且具有优良的覆盖能力和分散能力，镀液中不含铅和其他有害物质，在电子元器件可焊性镀层及保护性镀层应用广泛。
现有酸性光亮技术非常成熟，国内外有很多相关文献报道，而半光亮镀锡的文献报道则较少。其中最为经典的配方为1941年NACHTMAN在US2240265公布了一种带钢的连续镀锡工艺，其电镀液组成为甲酚磺酸、β-萘酚和动物胶。此专利的电镀液一直沿用至今，是目前使用获得半光镀层的标准电镀液。此外，还有少数半光亮镀锡工艺，均适合于硫酸 - 酚磺酸或甲基磺酸体系，而关于以硫酸为分散介质的半光亮镀锡工艺则较为少见。酚磺酸存在酚类化合物的污染问题，因此以此为分散介质的镀液正逐步被淘汰。而甲基磺酸盐体系镀液成本较高。此外，β-萘酚仍是现行半光亮锡镀液的主要添加剂，但研究表明，该物质属于潜在性的危险致癌物质，所以在电镀液中宜少用或不用。因此，需要开发没有使用β-萘酚的以硫酸为分散介质的半光亮镀锡溶液。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种酸性半光亮镀锡溶液，所述酸性半光亮镀锡溶液的组分及含量为：硫酸亚锡为20-40g/L，硫酸为80-110mL/L，苄叉丙酮为0.1-0.5g/L，OP-10为2-4mL/L，NP-10为1.5-3mL/L，苯甲酸钠为0.9-1.5g/L，烟酸为0.1-0.25g/L，明胶为1-4g/L，硫酸亚铁为2-3g/L，抗坏血酸为0.5-1g/L，酒石酸锑钾为0.5-1g/L，其余为水。
本发明的另一目的在于提供所述酸性半光亮镀锡溶液的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将硫酸（为市售的98%浓硫酸）加入水中，冷却至室温，然后加入硫酸亚锡，搅拌使其完全溶解；
（2）将烟酸、明胶和酒石酸锑钾加入水中，使其完全溶解；
（3）将苯甲酸钠、硫酸亚铁和抗坏血酸加入水中，并充分搅拌使其完全溶解；
（4）将苄叉丙酮加入到OP-10和NP-10的混合溶液中，搅拌使其完全溶解，然后加水搅拌使其完全透明，之后冷却到室温；
（5）将步骤（2）、（3）、（4）所得的溶液加入步骤（1）所得的溶液中，充分搅拌使其混合均匀，然后加水定容至所需体积，即得到酸性半光亮镀锡溶液。
步骤（2）中为了加快溶解速率可以将水加热至50℃-60℃。
步骤（4）中溶解过程中用50℃-60℃水浴加热。
本发明所述硫酸亚锡、硫酸、苄叉丙酮、苯甲酸钠、烟酸、NP-10、OP-10、明胶、硫酸亚铁、抗坏血酸、酒石酸锑钾均为市售分析纯化学试剂。
本发明的有益效果：本发明所述酸性半光亮镀锡溶液镀液分散能力和覆盖能力好，工作温度范围和阴极电流密度范围宽，镀层可焊性好，结合力强，且未加入致癌物质β-萘酚和有毒的醛类，对人体和环境无害，且因为所加试剂无毒，所以原料易得且价格便宜，在一定程度上降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明，但是在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
实施例1
本实施例酸性半光亮镀锡溶液的组分及含量为：硫酸亚锡20g/L，硫酸80mL/L，苄叉丙酮0.1g/L，OP-10 2mL/L，NP-10 1.5mL/L，苯甲酸钠0.9g/L，烟酸0.1g/L，明胶1g/L，硫酸亚铁2g/L，抗坏血酸0.5g/L，酒石酸锑钾0.5g/L，其余为纯水。
以1L为单位配制本实施例所述酸性半光亮镀锡溶液，具体步骤如下：
（1）取一个干净烧杯，加入400mL纯水，取80mL硫酸缓慢加入水中，冷却至室温。
（2）在步骤（1）中加入20g硫酸亚锡，搅拌至完全溶解。
（3）取一个干净10mL量筒，加入2mL的OP-10，1.5mL的NP-10以及0.1g苄叉丙酮，58℃水浴加热，等苄叉丙酮完全溶解后加入盛有100mL纯水的烧杯中，58℃水浴加热直至其完全透明，之后冷却至室温。
（4）取一个干净烧杯，加入20mL纯水，取0.9g苯甲酸钠加入烧杯中，搅拌至完全溶解。
（5）取一个干净烧杯，加入30mL纯水，取2g硫酸亚铁加入烧杯中，搅拌至完全溶解。
（6）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取0.5g抗坏血酸加入烧杯中，搅拌至完全溶解。
（7）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取0.1g烟酸加入烧杯中，58℃水浴加热，并搅拌至其完全溶解，之后冷却到室温。
（8）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取1g明胶加入烧杯中，58℃水浴加热，并搅拌至其完全溶解，之后冷却到室温。
（9）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取0.5g酒石酸锑钾加入烧杯中，58℃水浴加热，并搅拌至其完全溶解，之后冷却到室温。
（10）将步骤（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）得到的溶液加入到步骤（2）得到的溶液中，充分搅拌使其混合均匀，之后加水定容至1L，即得到酸性半光亮镀锡溶液。
本实验在250mL的Hull槽中进行，时间为5min，阳极为锡板，阴极为铜片，电流密度为1A/dm2，温度为室温。
电镀锡工艺流程为：
打磨→水洗→酸洗（30-50ml硫酸/L，10-15s）→水洗→电镀→水洗→吹干。
经本实施例制备的电镀液电镀后的镀层表面平滑、半光亮、无起泡、麻点和局部无镀层等缺陷；将镀件浸渍入焊剂中，然后在温度为250℃的熔融锡内浸5s，取出后镀面，97％沾上新锡层(要求≥95％)，无气泡及针孔现象，焊接性能良好；用硬质钢划刀在镀件表面划两条相距为2mm的深达基体的平行线，两条划线之间的镀层没有脱落，结合力强。
实施例2
本实施例酸性半光亮镀锡溶液的组分及含量为：硫酸亚锡40g/L，硫酸110mL/L，苄叉丙酮0.5g/L，OP-10 4mL/L，NP-10 3mL/L，苯甲酸钠1.5g/L，烟酸0.25g/L，明胶4g/L，硫酸亚铁3g/L，抗坏血酸1g/L，酒石酸锑钾1g/L，其余为纯水。
以1L为单位配制本实施例所述酸性半光亮镀锡溶液，具体步骤如下：
（1）取一个干净烧杯，加入400mL纯水，取110mL硫酸缓慢加入水中，冷却至室温。
（2）在步骤（1）中加入20g硫酸亚锡，搅拌至完全溶解。
（3）取一个干净10mL量筒，加入3mL的NP-10，4mL的OP-10以及0.5g苄叉丙酮，58℃水浴加热，等苄叉丙酮完全溶解后加入盛有100mL纯水的烧杯中，58℃水浴加热直至其完全透明，之后冷却至室温。
（4）取一个干净烧杯，加入20mL纯水，取1.5g苯甲酸钠加入烧杯中，搅拌至完全溶解。
（5）取一个干净烧杯，加入30mL纯水，取3g硫酸亚铁加入烧杯中，搅拌至完全溶解。
（6）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取1g抗坏血酸加入烧杯中，搅拌至完全溶解。
（7）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取0.25g烟酸加入烧杯中，58℃水浴加热，并搅拌至其完全溶解，之后冷却到室温。
（8）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取4g明胶加入烧杯中，58℃水浴加热，并搅拌至其完全溶解，之后冷却到室温。
（9）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取1g酒石酸锑钾加入烧杯中，58℃水浴加热，并搅拌至其完全溶解，之后冷却到室温。
（10）将步骤（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）得到的溶液加入到步骤（2）得到的溶液中，充分搅拌使其混合均匀，之后加水定容至1L，即得到酸性半光亮镀锡溶液。
本实验在250mL的Hull槽中进行，时间为5min，阳极为锡板，阴极为铜片，电流密度为1A/dm2，温度为室温。
电镀锡工艺流程为：
打磨→水洗→酸洗（30-50ml硫酸/L，10-15s）→水洗→电镀→水洗→吹干。
经本实施例制备的电镀液电镀后的镀层表面平滑、半光亮、无起泡、麻点和局部无镀层等缺陷；将镀件浸渍入焊剂中，然后在温度为250℃的熔融锡内浸5s，取出后镀面，96％沾上新锡层(要求≥95％)，无气泡及针孔现象，焊接性能良好；用硬质钢划刀在镀件表面划两条相距为2mm的深达基体的平行线，两条划线之间的镀层没有脱落，结合力强。
实施例3
本实施例酸性半光亮镀锡溶液的组分及含量为：硫酸亚锡30g/L，硫酸100mL/L，苄叉丙酮0.3g/L，OP-10 3mL/L，NP-10 2.5mL/L，苯甲酸钠1.2g/L，烟酸0.2g/L，明胶2g/L，硫酸亚铁2.5g/L，抗坏血酸0.8g/L，酒石酸锑钾0.7g/L，其余为纯水。
以1L为单位配制本实施例所述酸性半光亮镀锡溶液，具体步骤如下：
（1）取一个干净烧杯，加入400mL纯水，取100mL硫酸缓慢加入水中，冷却至室温。
（2）在步骤（1）中加入30g硫酸亚锡，搅拌至完全溶解。
（3）取一个干净10mL量筒，加入2.5mL的NP-10，3mL的OP-10以及0.3g苄叉丙酮，58℃水浴加热，等苄叉丙酮完全溶解后加入盛有100mL纯水的烧杯中，58℃水浴加热直至其完全透明，之后冷却至室温。
（4）取一个干净烧杯，加入20mL纯水，取1.2g苯甲酸钠加入烧杯中，搅拌至完全溶解。
（5）取一个干净烧杯，加入30mL纯水，取2.5g硫酸亚铁加入烧杯中，搅拌至完全溶解。
（6）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取0.8g抗坏血酸加入烧杯中，搅拌至完全溶解。
（7）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取0.2g烟酸加入烧杯中，58℃水浴加热，并搅拌至其完全溶解，之后冷却到室温。
（8）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取2g明胶加入烧杯中，58℃水浴加热，并搅拌至其完全溶解，之后冷却到室温。
（9）取一个干净烧杯，加入50mL纯水，取0.7g酒石酸锑钾加入烧杯中，58℃水浴加热，并搅拌至其完全溶解，之后冷却到室温。
（10）将步骤（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）得到的溶液加入到步骤（2）得到的溶液中，充分搅拌使其混合均匀，之后加水定容至1L，即得到酸性半光亮镀锡溶液。
本实验在250mL的Hull槽中进行，时间为5min，阳极为锡板，阴极为铜片，电流密度为1A/dm2，温度为室温。
电镀锡工艺流程为：
打磨→水洗→酸洗（30-50ml硫酸/L，10-15s）→水洗→电镀→水洗→吹干。
经本实施例制备的电镀液电镀后的镀层表面平滑、半光亮、无起泡、麻点和局部无镀层等缺陷；将镀件浸渍入焊剂中，然后在温度为250℃的熔融锡内浸5s，取出后镀面，99％沾上新锡层(要求≥95％)，无气泡及针孔现象，焊接性能良好；用硬质钢划刀在镀件表面划两条相距为2mm的深达基体的平行线，两条划线之间的镀层没有脱落，结合力强。