一种电线镀锡用锡组合物及其制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于电线电缆领域，涉及一种电线镀锡用锡组合物及其制备方法和用途。
【背景技术】
[0002] 电线电缆产品被广泛应用于国民经济各个领域，被喻为国民经济的"血管"与"神 经"。电线电缆制造业是国民经济中最大的配套行业.其产品必须满足各使用领域的技术 性能和价格性能比要求，满足人民生活水平不断提高的要求；其发展具有超前于应用领域 发展的必要性。
[0003] 现在的民用、商业及工业用电线电缆导体，特别是民用布线，大多使用的都是铜导 体。为了降低电线电缆的成本，提高纯铜铜芯电线的其他电气性能，需要对传统的铜芯电线 进行改进或者替换。现有技术中有用铜合金替代纯铜，这种铜合金电线强度高，但是导电性 能有所下降，这种电线的导电性还有待进一步提高。
[0004] 专利CN 103352138A公开了一种铜合金电线的制备方法，所述铜合金的合金元素 质量百分比为：Mn 0· 2 ~0· 6%，Al 0· 4 ~L 5%，Ce 0· 02 ~0· 1%，Ni 0· 02 ~0· 15%， 余量为Cu和不可避免的杂质；将铜合金铸锭热挤压，拉拔成1~8mm的线材；在氮气气氛的 保护下，将线材放入热处理炉，热处理温度为ll〇〇°C~1250°C，时间为1. 5~2. 5小时；将 线材空冷却至40~55°C，包裹镀银碳纤维屏蔽层，挤包一层防护套。该方法制备得到电线 的导电性能虽然有所提高，但机械性能以及耐腐蚀性能并不理想。
[0005] 现有技术中，有采取在铜导线外部外包一层合金或涂层以提高导线的性能的技 术方案。镀锡层是一种可焊性良好并具有一定耐蚀能力的涂层，在电子线材、印刷线路板 中应用广泛。镀锡层可以采用电镀、浸镀及化学镀的方法制备。浸镀锡操作简便，成本低， 但镀层厚度有限，一般只有0. 5 μ m，镀液易被毒化，无法满足工业要求。化学镀锡层厚度均 匀，镀液分散能力佳，生产效率高，操作易控制，镀层表面光洁平整，结晶致密，孔隙率低，结 合力优于浸镀锡和电镀锡，是一种理想的小型电子元件和电子线材的化学镀技术。但因为 锡的析氢电位高，催化活性低，若单独采用甲醛、次亚磷酸钠、硼氢化物等还原剂，都不能实 现锡的连续自催化沉积，无法获得较厚的镀层。
[0006] 专利CN 104332211A公开了一种镀锡磷铜线，包括线芯和镀层，所述线芯素材 为磷铜合金，所述镀层为100%纯锡层，所述纯锡层通过热浸镀法均匀包覆在所述线芯外 层，所述线芯的直经为〇· 5mm~I. 2mm，并且所述直径的公差为±0. 01，所述镀层厚度为 6 μπι~9 μπι，所述磷铜合金的成分及质量百分比为：磷12% -18%、铜80% -89%，其余为 杂质。在该专利中主要采用了 100%的纯锡层作为镀层，其抗拉强度和导电率均不是很理 想，且镀锡层与纤芯的密合度也不好，容易剥落。
【发明内容】
[0007] 针对上述现有技术中存在的导线的导电率、机械性能和耐酸腐蚀性不理想，镀锡 层与纤芯的密合度不好等问题，本发明提供了一种电线镀锡用锡组合物及其制备方法和用 途。本发明通过控制金属Ag和金属Cu的添加比例和用量来提高所述锡组合物的性能，进 一步提高应用该锡组合物的电线的性能；并通过添加碳纳米溶胶和硅烷耦合剂，来改善镀 层与线芯的接合度，使镀层与线芯联结更紧密，从而提高了导线的机械性能。
[0008] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0009] 第一方面，本发明提供了一种电线镀锡用锡组合物，其特征在于，所述锡组合物按 各组分所占的质量百分比计包括以下组分：
[0010] 金属Bi 0.5~1.5% 金屈 In Ο.Ι?.Ο% 金属 Ag 0.1-0.5% 金属Cu 0 3~1 5% 碳纳米溶胶 0.5~1.5% 硅烷偶合剂 0.5~1.5% 添加剂 1~5% 余量为金属Sru
[0011] 所述锡组合物中金属Cu和金属Ag的质量比为3:1。
[0012] 其中，金属Bi的质量百分比可为0· 5%、0· 7%、0· 9%、1· 0%、1· 3%或L 5%等；金 属 In 的质量百分比可为 0· 1%、0· 2%、0· 3%、0· 4%、0· 5%、0· 6%、0· 7%、0· 8%、0· 9%或 1.0%等；金属48的质量百分比可为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%或0.5%等 ；金属(：11的质量 百分比可为0. 3%、0. 7%、0. 9%、1. 0%、1. 3%或1. 5%等；碳纳米溶胶的质量百分比可为 0· 5%、0· 7%、0· 9%、1· 0%、1· 3%或 L 5%等；硅烷偶合剂的 0· 5%、0· 7%、0· 9%、1· 0%、 1. 3%或 1. 5%等；添加剂的质量百分比可为 1%、1. 5%、2%、2. 5%、3%、3. 5%、4%、4. 5% 或5%等。
[0013] 优选为，所述锡组合物按各组分所占的质量百分比计包括以下组分：
[0014] 金属Bi 0,7~1.2%
[0015] 会属、In 0.3^0.7% 金属 Ag 0.24.4% 金.属 Cu 〇.：6~1.2% 碳纳米溶胶 0,7~1 2% 硅烷偶合剂 0H.2% 添加剂 2~4% 余量为金属&1;
[0016] 进一步优选为，所述锡组合物按各组分所占的质量百分比计包括以下组分：
[0017] 金属Bi 1.0% 金属In 0.5% 金属Ag 0,3% 金属Cu 0.9% 碳纳米溶胶 1.0% 硅烷偶合剂 1.0% 添加剂 3% 余量为金属Sn。
[0018] 本发明通过控制金属Ag和金属Cu的添加比例和用量来提高所述锡组合物的性 能。现有技术中，对Sn的组合物来说，Ag的添加量不足3. 5wt%时，在镀锡过程中会有过量 的Sn以β -Sn形成，使凝固时在Sn表面形成细微的缩孔裂缝，影响产品性能。同时，当Ag 的含量小于l.Owt%时，会使材料的可焊性变差。而本发明通过反复研究，通过控制Ag和 Cu的比例和含量，二者协同来调节材料的性能。
[0019] 同时，本发明通过添加碳纳米溶胶和硅烷耦合剂来改善锡组合物与线芯的接合 度。
[0020] 在本发明中，所述硅烷耦合剂为3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷、2- (3, 4-环 氧己基）乙基三甲氧基硅烷或3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷的中任意一种或至少 两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷和 2-(3,4-环氧己基）乙基三甲氧基硅烷的组合，2-(3,4-环氧己基）乙基三甲氧基硅烷和 3_环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷的组合，3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3, 4-环 氧己基）乙基三甲氧基硅烷和3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷的组合等。
[0021] 在本发明中，所述添加剂按质量百分比计包括以下组分：
[0022] 还原剂 30~40%
[0023] 非离子表面活性剂 30~40%
[0024] 抗氧化剂 20~40%
[0025] 添加剂中各物质的质量百分比之和为100% ;
[0026] 其中，还原剂质量百分比可为30%、32%、34%、36%、38%或40%等；非离子表面 活性剂的质量百分比可为30%、32 %、34%、36%、38%或40%等；抗氧化剂的质量百分比 可为 20%、22%、24%、26%、28%、30%、32%、34%、36%、38%或 40%等。
[0027] 优选为，所述添加剂按质量百分比计包括以下组分：
[0028] 还原剂 35%
[0029] 非离子表面活性剂 35%
[0030] 抗氧化剂 30%
[0031] 添加剂中各物质的质量百分比之和为100%。
[0032] 在本发明中，所述还原剂为次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸胺或有机硼烷中任意一种 或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：次磷酸钠和次磷酸钾的组合，次磷酸 钾和次磷酸胺的组合，次磷酸胺和有机硼烷的组合，次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸胺和有机 棚烧的组合等。
[0033] 优选地，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯烷基