摘要:镀层与基体的润湿程度可用于检测镀锡层可焊性。通过正交实验,以镀锡层可焊性为评价指标,选择了紫铜毛细管表面脉冲电镀锡最佳工艺参数为:平均电流密度
关键词:脉冲电镀;镀锡;可焊性
中图分类号:TQ153 文献标识码:A文章编号:1004-227X(2006)
1 前言
毛细铜管在空调、冰箱等制冷设备中有着广泛的应用,其外表面镀锡层对毛细铜管起保护作用[1]。关于各种添加剂对镀锡层可焊性、耐蚀性等性能的影响,学者们进行了大量的研究工作[2-8]。对于脉冲电镀锡的研究相对较少,采用脉冲电镀可以提高锡镀层的抗高温、耐氧化能力,降低浓差极化,减少氢及多种杂质微粒与锡镀层的共沉积,提高镀层的纯度[9-11],使镀层的可焊性得到改善。本文通过选择平均电流密度、脉冲周期、占空比以及搅拌速度等电镀参数,采用软火模拟焊接过程中的高温反应,对镀锡层进行可焊性检测[6]。并通过扫描电镜观察,讨论直流电镀与脉冲电镀以及不同平均电流密度对锡镀层可焊性的影响。
2 实验部分
2.1 镀液的组成电镀液的组成:
SnSO4 30～
浓H2SO4 75～80mL/L
X 207 40～80mL/L
G 103 30～50mL/L
所用试剂均为分析纯级,用去离子水配制镀液,电镀实验在1000mL赫尔槽中进行。
2.2 前处理
表面打磨→除油→水洗→酸洗活化→去离子水洗。
2.3 实验方法
采用SDM 30型数控脉冲电镀电源,对直径为
根据软火模拟焊接时的高温现象,在看到镀层的熔化界线时相应地移动火焰,进行可焊性检验。镀层与基体的润湿程度作为检验可焊性的标准[12]。通过扫描电镜对镀锡层形貌进行观察。在放大50倍的照片上,画间距为
在选定最佳工艺参数后,分别选择平均电流密度为1.0、2.0、2
3 实验结果及讨论
3.1 工艺参数的确定
本实验选用单向矩形方波电源对毛细铜管进行表面镀锡。
采用正交实验法确定最佳工艺参数。对镀层性能的主要影响因素有平均电流密度、脉冲周期、占空比以及搅拌速度等4个因素,实验条件如表1所示。
本实验有四因素四水平,采用正交表L16(45),补入空白列E。试验指标是镀层与基体的润湿程度,在16组试样的放大照片上,进行划格标定。正交实验极差分析见表2,因素A和C的影响显著,B次之,D影响最小。
正交试验结果为:最佳电镀参数A2B
3.2 直流电镀与脉冲电镀的比较
比较在相同电流密度
由于在每个脉冲周期内,都存在一个没有电流施加在电镀体系的过程。在这个过程中,电镀液内部离子迁移扩散,使整个体系在下一个脉冲到来之前,重新处于相对均匀状态,避免了直流电镀时因镀液中Sn2+在工件表面的消耗所引起的浓差极化,且减少了镀液中的有机添加剂与Sn2+在工件表面的共沉积,提高了镀层的纯度,减少了镀层空隙率[13],使可焊性也得到相应的提高。
3.3 平均电流密度影响分析
图2为在最佳电镀工艺参数下,脉冲周期100ms,占空比10%,搅拌速度20次/min时,不同平均电流密度所获得的镀锡层经过可焊性检测的表面微观形貌。当电流密度为
平均电流密度为
在每个脉冲周期内,电镀液内部与基体表面发生着复杂的物理化学变化,电流导通时,Sn2+在基体表面还原,多种杂质微粒及氢吸附在基体表面;电流关断时,锡原子与基体已经牢固地结合在一起,杂质微粒及氢失去了电场的作用,从基体表面脱离。因此降低了杂质微粒及氢被包附在镀锡层中的几率,镀层可焊性得到极大的提高。
4 结论
(1)选用脉冲电流电镀,镀层的可焊性比直流电镀有明显的提高。
(2)在本电镀体系中,最佳脉冲参数和操作条件为:占空比10%,脉冲周期100ms,平均电流密度
(3)脉冲电镀过程中,杂质与锡的共同沉积减少,镀层纯度得到提高,可焊性得到明显改善。
参考文献:
[1] 田长春,罗序燕,李东林.铜线材防变色光亮锡电镀工艺[J].电脉冲电镀锡层可焊性的研究
