抗氧剂对锡镀层性能的影响

谭 勇,孙 杰

（沈阳理工大学环境与化学工程学院，辽宁沈阳,110159）

0 引言

电镀锡钢板的应用十分广泛，广泛应用于各种的产品的包装当中，比如食品行业的中的罐头、饮料等产品的包装，化工产品、各种日用品的的罐体、封盖的包装。电镀锡钢板也就是通常所说的马口铁，在冷轧低碳钢板或者钢带表面电镀一层纯锡，充分利用了冷轧板本身的高强度以及良好的加工性能与锡金属自身的的美观性、耐蚀性、易焊接性能的优势，性能非常良好。

在整个电镀锡体系中，使用的镀锡工艺主要有酸性硫酸盐镀锡、甲酚磺酸镀锡、卤化物镀锡、氟硼酸镀锡和碱性镀锡等五种，其工艺各具有特点。由于甲基磺酸盐镀锡的镀液简单，便于维护和管理，成本也较低，在电子行关于业中也得到普遍认可。因此，该领域的研究国内一直以来十分关注。而甲基磺酸镀锡体系具有很多其他镀液体系无法比拟的优点，比如镀液稳定，电流效率高，工作电流密度大。另外镀层沉积速度快，质量高，镀液无氟污染，毒性小，极易生物降解，对设备的腐蚀性小，Sn2+的氧化程度低且可以获得晶粒细致平滑镀层等特点。并且甲基磺酸可以提高表面活性剂和其它有机添加剂的可溶性，添加少量的添加剂能够镀出光亮的镀锡层。由于Sn2+易氧化，容易发生发生镀液混浊，这种混浊物是亚锡盐氧化，水解的产物及光亮剂的析出和分解物。这些不易沉降、不易过滤，无法回收的水解产物形成溶胶，导致锡盐的浪费，因此加入少量的抗氧剂是必须的，含有对间苯二酚或者对邻苯二酚的基团化合物有吸氧能力，可作为稳定剂的基本成分。

1 实验

实验采用普通的商用冷轧板，尺寸：4cm×5cm.在实验之前，对试样进行前处理，工艺如下：试样打磨→除油(NaOH，17～23g/L ：SNN-25，2～4 g/L，45℃ ) →水洗→酸洗 (55～65g/L H2SO4，室温) →水洗待用。

将前处理完成的试样进行甲基磺酸盐（MSA）电镀，其中镀液的主要成分为甲基磺酸亚锡(以锡计12～18g/L) ，甲基磺酸浓度范围40～50mL/L，抗氧化剂浓度范围10～30mL/L，电流密度为1.2A/dm2，镀液温度为45℃。

采用DCTC 1200P 型盐雾箱对试片进行中性盐雾试验，采用的标准为GB/T10125-1997 标准。采用电化学工作站CHl650A对其电化学性能进行测试，其中交流阻抗和塔菲尔曲线的扫速为0.005 V/s。采用SX-550 型扫描电镜(SEM)观察抗氧剂对镀锡层表面形貌的影响。

2 结果与讨论

2.1 抗氧剂对镀层耐盐雾腐蚀性能的影响

图1为不同添加浓度的抗氧剂对试样耐盐雾腐蚀性能的影响。从图中可以看出，由此可见，抗氧化剂的浓度为20mL/L时，镀层的耐蚀性最好。

图1 相同量添加剂A不同量抗氧化剂的镀层耐中性盐雾图

2.2 抗氧剂对镀锡层电化学性能的影响

图2 不同含量抗氧化剂下镀层的交流阻抗谱

图2 及图3分别为镀液中添加不同含量抗氧剂时镀锡层的电化学阻抗谱及极化曲线，表1为电化学参数。从图3的交流阻抗图也可以看出，镀层的阻抗半径随抗氧化剂的浓度的增加先增大后减小再增大，当抗氧化剂的浓度为20mL/L时，镀层的阻抗半径最大，即极化电阻值和阻抗值最大，镀层的防腐性能最好。当抗氧化剂的浓度为25mL/L时，镀层的阻抗半径减小，即极化电阻值和阻抗值减小，镀层的防腐性变差。但是再继续增加抗氧化剂的含量，镀层的阻抗半径变大，镀层的耐蚀性增加。从图4的极化曲线看到，腐蚀电流随着抗氧化剂的浓度的增加先增大后减小，当抗氧化剂的浓度为20mL/L时，腐蚀电位较低，腐蚀电流最小，线性极化电阻在五组不同抗氧化剂含量中线性极化电阻最大，说明抗氧化剂的浓度为20mL/L时，镀层耐蚀性最好，这与盐雾试验和交流阻抗的测试结果基本相同。

图3 不同量抗氧化剂的镀层的Tafel曲线

表1 极化曲线的电化学参数

3 结论

在镀液中添加抗氧剂，随着抗氧化剂量的增加阴极极化增强，阻碍了锡的电沉积过程，电流效果提高沉积速率加快，镀层的耐蚀性增强。抗氧剂可以使晶体优先吸附在活性较高的晶面上，使得这些晶面的生长速度下降，这就使各个晶面的生长速度接近，形成结构致密、排列整齐的晶体。当抗氧化剂的抗氧剂的用量为20mL/L时，达到最优的抗腐蚀性能。

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