专利名称：铜线镀锡工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铜线镀锡工艺，属电镀技术领域。
镀锡铜线是电子工业发展不可缺少的基础材料，广泛用于电子元件(电阻、电容)的引线，印刷线路的跨接线，通信电线、电缆等。但是，目前使用的镀锡铜线，表面发黄，部分产品有黑斑点、脱锡、露铜、锈蚀而影响可焊性和导电能力，在200℃高温下，5分钟内，其表面发灰失去光泽，严重影响了镀锡铜线的质量，和利用该线制作的电子元件、通信电线、电缆的质量。
本发明的目的在于提供一种使镀锡铜线在200℃不变色，且无黑斑点，无脱锡、锈蚀现象的镀锡铜线工艺。
本发明的技术解决方案是它包括铜线镀前处理，铜线电镀和铜线镀后处理三道工序，其特殊之处是，在铜线电镀工序，每升电镀液中具有氟硼酸亚锡(Sn(BF4)2)12-18g，氟硼酸亚铅(Pb(BF4)2)0.5-1g，氟硼酸(HBF4)150-200g，硼酸(H3BO3)25-35g，邻苯二酚(C6H4(OH2)0.5-1g，组合光亮剂8-15g，余量为水，电镀液所用阳极——锡板的铅锡比为铅占0.5-3％，锡占97-99.5％。这里所述的水最好为蒸馏水。
本发明所述组合光亮剂，最好是由(重量比)邻苯二酚(C6H4(OH)2)2-3％，苄叉丙酮(C10H10O)9-11％，邻甲苯胺(C6H4CH3NH2)9-11％，甲醛(HCHO)35-45％，OP21乳化剂27-44％。
本发明所述铜线镀前处理，包括放线，电化学腐蚀，流水清洗，氟硼酸洗诸步骤。目的是除去铜线表面的氧化层和污物，以便提高镀锡质量。但较好的方式是，在紧邻放线之后，增设电化学阴极电解除油步骤。因为铜裸线在拉丝过程中沾有各种油污，如矿物油，皂化油等，它们均难以清除，仅靠酸性电化学腐蚀很难达到彻底除油之目的，更谈不上彻底除掉铜线表面的氧化层，所以镀锡铜线有脱锡现象，有的虽然镀上了，但镀层与铜线结合不好，形成虚层，还易脱落。在这个步骤中，以碱性液为电解质，裸铜线为阴极，电源极板为阳极，对裸铜线电解除油。除油原理是利用导电与离子导电可通过电极相互转化的原理，达到彻底除掉裸铜线表面上的油污层。通电后，溶液内导电离子在阳极的作用下，源源不断地向作阴极的铜线移动，撞击铜线表面的油层，使油层逐渐脱离裸铜线，除油完毕，再用流水清洗，并经电化学腐蚀(氟硼酸溶液为电解质，电源极板为阴极，裸铜线为阳极)，清除掉线材表面的氧化物。经电化学腐蚀后的线材，用清水冲刷掉其上的氧化物和电解液，再经氟硼酸洗，使铜线真正露出金属基体，然后进入铜线镀锡工序，就能提高铜线镀锡质量，使铜线与镀层有更好地结合力，防止脱锡现象的发生。实际上，还可利用导电、离子导电通过电极相互转化原理，使电解除油与电化学酸洗技术，连接于同一电源上，达到节省电器设备和除铜线表面油污及氧化层的目的。即在阴极电解除油的电解槽内放置阳极板，在电化学腐蚀的电解槽内放置阴极板，电源的正负极分别与所述的阳极板、阴极板相接，这时位于电解除油电解槽内的裸铜线为所在槽的阴极，位于电化学腐蚀电解槽内的裸铜线为所在槽的阳极，电流由电源正极通过位于电解除油电解槽内的阳极板，电解液和裸铜线，传递到电化学腐蚀电解槽内的裸铜线上，再通过该槽的电解液和阴极板传递到电源的负极上，再由电源负极传递到电源正极，形成一个电流回路。
本发明所述的铜线镀后处理工序，包括回刮镀液，流水清洗，热水烫洗，热风烘干，冷却收线诸工序。这样处理镀锡铜线的目的是除去线材表面的残余酸液，避免酸液对镀层表面的腐蚀，导致线材表面发黄，但效果不理想。较好的方式是，在流水清洗与热水烫洗之间增设防变色处理和流水清洗两个步骤，这里的流水清洗是防变色处理的附加步骤。防变色处理是使电镀后的铜线流经盛有碱液的槽，以便中和镀锡铜线上所带的酸性液，避免残留酸液对镀锡层的氧化，而使线材发黄，保证其光亮度。
本发明所述的组合光亮剂，具有防止电镀液中锡离子氧化的邻苯二酚，也有起主光亮作用的苄叉丙酮和邻甲苯胺，起辅助光亮作用的甲醛及提高光亮剂活性的OP21乳化剂。因此该组合光亮剂在电镀液中分散能力高，使镀锡层表面光洁，色泽均匀，结合力强。使电镀液的电流密度增大，范围加宽(可达3-5A/dm2)，这两个因素为提高生产效率创造了有利条件。
由于本发明电镀液配方合理，所用的组合光亮剂具有在镀液中分散力高，电流密度大，使镀锡层表面光洁，色泽均匀，结合力强的特点。所用阳板——锡板的含铅、含锡量为最佳配合状态，使其与现有技术相比，生产的镀锡铜线具有镀层光亮、细致、无针孔，抗腐蚀能力强，在200℃高温下，镀层不变色的优点。详见如下所示镀锡铜线技术对照表。
镀锡铜线技术对照表 注1、表面质量是指表面有光洁，色泽均匀，不应有露铜、脱锡、黑斑、锈蚀、裂纹、划伤和超过允许偏差的锡瘤、毛刺等影响正常使用的缺点。
2、镀锡层与铜线的结合力是指锡层与铜线有良好的结合力，经缠绕和浸渍多硫化钠溶液试验以后不应裂开。
下面结合工艺流程给出本发明的实施例，用来进一步说明本发明。
图1-本发明一个实施例的工艺流程图；图2-本发明另一个实施例的工艺流程图；图3-本发明第三个实施例的工艺流程图。
其中1-铜线镀前处理，2-铜线镀锡，3-铜线镀后处理，4-放线，5-电化学腐蚀，6-流水清洗，7-氟硼酸洗，8-回刮镀液，9-流水清洗，10-热水烫洗，11-热风烘干，12-冷却收线，13-阴极电解除油，14-流水清洗，15-防变色处理，16-流水清洗。
实施例1，参考工艺流程图1。在铜线镀锡工序，配制10升电镀液，取氟硼酸亚锡120g，氟硼酸亚铅5g，氟硼酸2000g，硼酸250g，邻苯二酚5g，组合光亮剂150g，余量为蒸馏水。阳极——锡板的铅锡比为，铅占3％，锡占97％。组合光亮剂，由2％的邻苯二酚，9％的苄叉丙酮，11％的邻甲苯胺，45％的甲醛，33％的OP21乳化剂配制而成。铜线镀锡过程如下。裸铜线经放线架放入盛有氟硼酸溶液的槽内进行电化学腐蚀，除去线材表面的氧化层和油污等，然后进入流水清洗工序，将线材表面冲洗干净；再经氟硼酸洗工序，对线材进一步腐蚀，彻底除去线材表面的氧化层，使线材露出基体，然后进入铜线镀锡工序2。线材放入盛有电镀液的电镀槽内，以极板为阳极，铜线为阴极进行电镀，电镀完毕进入铜线镀后处理工序3。在该工序内，先经回刮镀液8将线材上的镀液回刮到镀槽内，以减少镀液的损耗和环境污染。回刮镀液后的线材进入流水清洗工序9，使线材带出的残液基本被清洗掉。然后进入热水烫洗10，使镀锡铜线得到进一步清洗，清洗后进入热风烘干11，使线材彻底烘干。最后使线冷却并将其缠绕包装。生产产品的特点，光洁，色泽均匀，无露铜，脱锡现象，200℃5分钟仍光亮。
实施例2，参考工艺流程图2。在铜线镀锡工序，配制10升电镀液，取氟硼酸亚锡160g，氟硼酸亚铅7g，氟硼酸1700g，硼酸300g，邻苯二酚7g，组合光亮剂100g，余量为蒸馏水。阳极——锡板的铅锡比为，铅占2％，锡占98％。组合光亮剂，由3％的邻苯二酚，11％的苄叉丙酮，9％的邻甲苯胺，35％的甲醛，42％的乳化剂配制而成。铜线镀锡过程与实施例1的区别是，在铜线镀前处理工序增设了电化学阴极电解除油13，由于该步骤的加入，又相应增加了一流水清洗工序14。裸铜线经放线架放线，进入电化学阴极电解除油13，在电解槽内，以极板作阳极，以铜线作阴极，以碱性溶液(由NaOH，Na2CO3，Na3PO4三种溶液配制而成)作为电解液，通电后，作阴极铜线上的油污随着离子导电的作用脱落到电解液内，然后经流水清洗6清洗线材上的电解液和附在表面的残余油污，再经电化学腐蚀5(电解液是氟硼酸，电极板为阴极，裸铜线为阳极)除去线材表面的氧化层，然后再经流水清洗14清洗掉线材上的电解液和附在其上的氧化物，经氟硼酸洗7，进一步除去线材上的氧化物，然后进入铜线镀锡2和铜线镀后处理3两道工序。在铜线镀锡工序，电镀液及阳极——锡板的铅锡比与实施例1不同，铜线镀后处理与实施例1相同。由于在铜线镀前处理工序中增设了阴极电解除油13和相应的流水清洗，阳极——锡板的铅锡比更合理，因此镀锡铜线更光亮，镀层与铜线结合更牢固。
实施例3，参考工艺流程图3，在铜线镀锡工序，电镀液及阳极——锡板的铅锡比例与以上两个实施例不同。配制10升电镀液，取氟硼酸亚锡180g，氟硼酸亚铅10g，氟硼酸1500g，硼酸350g，邻苯二酚10g，组合光亮剂80g，余量为蒸馏水。阳极——锡板的铅锡比为，铅占0.5％，锡占99.5％。组合光亮剂，由2.5％的邻苯二酚，10％的苄叉丙酮，10％的邻甲苯胺，40％的甲醛，37.5％的OP21乳化剂配制而成。与实施例2相比，铜线镀前处理工序相同，不同点是，在镀后处理3的流水清洗9之后增设了防变色处理15和相应的流水清洗16。防变色处理15是使经回刮镀液8和流水清洗9处理的镀锡铜线流经盛有碱液的槽内，以便中和线材上的残余酸液，防止酸液对镀锡层表面的氧化，为保持其光亮度奠定良好的基础。流水清洗16是为了冲刷掉线材上的残留碱液。而后再经热水烫洗10，热风烘干11，冷却收线12三个步骤，即生产出合格产品。与实施例2相比，由于电镀液配方更具合理，在铜线镀锡工序增设了防变色处理15，因此，镀锡铜线的光亮度，色泽均匀度，铜线与镀层的结合度更好。
权利要求
1.一种铜线镀锡工艺，它包括铜线镀前处理，铜线电镀和铜线镀后处理三道工序，其特征是，在铜线电镀工序，每升电镀液中具有氟硼酸亚锡(Sn(BF4)2)12-18g，氟硼酸亚铅(Pb(BF4)2)0.5-1g，氟硼酸(HBF4)150-200g，硼酸(H3BO3)25-35g，邻苯二酚(C6H4(OH)2)0.5-1g，组合光亮剂8-15g，余量为水，电镀液所用阳极——锡板的铅锡比为铅占0.5-3％，锡占97-99.5％。
2.由权利要求1所述铜线镀锡工艺，其特征是，所述组合光亮剂由(重量比)邻苯二酚(C6H4(OH)2)2-3％，苄叉丙酮(C10H10O)9-11％，邻甲苯胺(C6H4CH3NH2)9-11％，甲醛(HCHO)35-45％，OP21乳化剂27-44％。
3.由权利要求1所述铜线镀锡工艺，其特征是，在铜线电镀工序，每升电镀液由氟硼酸亚锡12g，氟硼酸亚铅0.5g，氟硼酸200g，硼酸25g，邻苯二酚0.5g，组合光亮剂15g，余量为水，电镀液所用阳极——锡板的铅锡比为铅占3％，锡占97％。
4.由权利要求1所述铜线镀锡工艺，其特征是，在铜线电镀工序，每升电镀液由氟硼酸亚锡16g，氟硼酸亚铅0.7g，氟硼酸170g，硼酸30g，邻苯二酚0.7g，组合光亮剂10g，余量为水，电镀液所用阳极——锡板的铅锡比为铅占2％，锡占98％。
5.由权利要求1所述铜线镀锡工艺，其特征是，在铜线电镀工序，每升电镀液由氟硼酸亚锡18g，氟硼酸亚铅1g，氟硼酸150g，硼酸35g，邻苯二酚1g，组合光亮剂8g，余量为水，电镀液所用阳极——锡板的铅锡比为铅占0.5％，锡占99.5％。
6.由权利要求2所述铜线镀锡工艺，其特征是，在铜线镀前处理工序中，增设了电化学阴极电解除油。
7.由权利要求6所述铜线镀锡工艺，其特征是，在铜线镀后处理工序中，增设了防变色处理。
全文摘要
本发明公开了一种铜线镀锡工艺，它包括铜线镀前处理，铜线电镀和铜线镀后处理三道工序，与现有技术的区别点是，在铜线电镀工序，电镀液有氟硼酸亚锡，氟硼酸亚铅，氟硼酸，硼酸，邻苯二酚，组合光亮剂和水构成，电镀中所用阳极的铅锡比合理。生产的镀锡铜线，具有色泽均匀一致，光洁，无露铜，锈蚀现象，加热200℃达5分钟不退色。
文档编号C25D7/06GK1133903SQ9511044
公开日1996年10月23日 申请日期1995年4月20日 优先权日1995年4月20日
发明者周荣壁 申请人:周荣壁, 长岛县电子器材厂