铜锡铁三元合金镀液

特性

    所述的镀液在提高锡含量的基础上引入了铁元素，缓解了铜锡合金在防护性能方面的不足，与单金属电镀溶液的主要区别是在合金镀液中除获得结晶细致的镀层外，合金镀层中各元素可以按一定比例沉积，以获得预定的性能。通过添加辅助络合剂，使锡铁合金形成共沉积。而锡和铁形成的共沉淀可以在保证镀层耐氧化性的基础上，有效地提高了镀层的耐磨性及耐腐蚀性。

用途与用法

    本品适用于锌、铝、锌合金或铝合金的电镀。
所以还包括在电镀前对锌、铝、锌合金或铝合金的处理。如对锌或锌合金进行的活化，对铝或铝合金进行的碱蚀、酸蚀、浸锌、退锌及二次沉锌等处理。

    本品的电镀方法，将待电镀件作为阴极放在本品的镀液中进行电镀，铜锡合金作为阳极。

    本品一般适用于锌、铝、锌合金或铝合金的电镀。所以还包括在电镀前对锌、铝、锌合金或铝合金的处理。如对锌或锌合金进行的活化，对铝或铝合金进行的碱蚀、酸蚀、浸锌、退锌及二次沉锌等处理。

    所述活化过程用于除去锌合金基体表面的氧化膜，从而改善后续镀层与基体的结合力。活化的方法可以为：提供1%~2%（质量分数)的硫酸与质量分数为1%~2%的氟化钠，在10~35℃下，将锌合金基体完全置于上述溶液中，浸泡0.5~1min。

    所述碱蚀，是指铝合金在预浸液浸渍一段时间后，可以有效除去表面的氧化物和富集的硅元素，获得纯净的金属基体。预浸液由氢氧化钠40一60g/L、氟化氢铵90~120g/L组成，氢氧化钠目的是进一步除油脂，清除表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤，氟化氢铵的作用就是去除基材表面的硅。

    所述酸蚀，是指经过预浸的铝合金，表面仍存有灰色或黑色的不均匀的膜层，通过浸渍除膜液可以除去该膜层，使表面状态均匀。酸蚀液由30%~40%（体积分数）的硝酸、50%~70%（体积分数)的磷酸和氟化氢铵5~30g/L,磷酸和氟化氢铵能更彻底去除贴近基材的硅，增强后续电镀层的结合力，处理温度为2035℃，处理时间为20~40s。

    所述浸锌反应的浸锌液为氧化锌、氢氧化钠、酒石酸钾钠、三氯化铁和亚硝酸钠的水溶液。其中，氧化锌的含量是20~60g/L,氢氧化钠的含量是100~130g/L,酒石酸钾钠的含量是40~60g/L,三氯化铁的含量是0.5~2.5g/L,亚硝酸钠的含量是0.5~4g/L。
所述浸锌反应的温度20~28℃，时间为40~120s。

    有些情况下由于基材表面局部残留的不导电杂质，影响后续电镀的结合力，如铸造铝和锻造铝含硅量比较大，电镀难度大，需彻底去除残留的硅杂质。这样我们会进行二次浸锌，就是在第一次浸锌后又进行退锌，在退锌的同时，把残留杂质一起剥离，获取更好的基材表面，然后再进行二次浸锌。退锌的退锌液为：硝酸400~550mL/L的硝酸溶液。退镀的条件为：常温工作，时间5~10s。

    所述二次浸锌所用的浸锌液、温度和第一次浸锌所用的相同，只是时间为10~20s。所用的溶液可以自己配制，也可以采用市售商品溶液。

    根据本品提供的电镀方法，所述基材是锌、铝、锌合金或铝合金，在进行电镀铜锡铁三元合金前，还要对基材进行电镀无氰碱铜和酸性光亮镀铜。

    根据本品提供的电镀方法，所述电镀无氰碱铜的镀液为焦磷酸350~420g/L,焦磷酸铜15~25g/L,稳定剂65~85mL/L和光亮剂15~25mL/L的水溶液。所述电镀无氰碱铜温度是35~60℃，阴极电流密度是0.5~2.5A/dm²,pH值是9.2~10.0，时间是5~20min。本品所用的电镀无氰碱铜的镀液可以自己配制，也可以采用商品化的镀液。

    根据本品提供的电镀方法，所述酸性光亮镀铜，可以提高工件表面光亮度及改善外观。所述酸性光亮镀铜的镀液为本领域的技术人员所公知的技术，在优选情况下，所述酸性光亮镀铜的镀液含有CuSO₄、H₂SO₄、氯离子、开缸剂、填平剂和光亮剂的水溶液。所述CuSO₄的含量为180~250g/L,优选220g/L;所述H₂SO₄的含量为50~70g/L,优选为50g/L;所述氯离子的含量为40~100mg/L,所述优选100mg/L;所述开缸剂的含量为8~10mL/L,优选8mL/L;所述填平剂的含量为0.4~0.6mL/L,优选0.5mL/L，所述光亮剂的含量为0.4~0.6mL/L,优选0.5mL/L。本品所述的酸性光亮镀铜所用的镀液可以自己配制也可使用商品化的产品，如本品所用的永星化工生产的UBX系列酸性光亮镀铜电镀液，酸性光亮镀铜的阴极电流密度为3~5A/dm²,温度为20~30℃，时间为15~40min;酸性光亮镀铜包括在电镀的过程中进行搅拌和过滤。搅拌可以使镀液均匀，过滤是过滤镀液中所产生杂质，消除杂质污染，保持镀液的纯净度。

    根据本品所述的电镀方法，优选地，在电镀前还要对金属基材进行表面处理。一般来说，所述表面处理包括机械抛光、除蜡及除油。

    所述机械抛光是本领域技术人员所公知，例如用扣布轮结合小羊毛轮抛光手法进行机械抛光获得光亮的镜面表面。

    所述除蜡为本领域技术人员所公知，例如用20~40mL/L的永星化工公司Procleaner BR#I万用除蜡水进行超声除蜡，温度为70~80℃，除蜡时间为3~5min。

    所述除油是本领域技术人员所公知，例如阴极电解除油，该电解液为磷酸钠20~40g/L,碳酸钠20~40g/L,工作温度50~70℃，工作时间0.5~3min,电流密度3~6A/dm²。

    所述活化为本领城技术人员所公知，如基材浸在将质量分数为1%~5%的硫酸和质量分数为1%~5%的氟化钠溶液中，常温作，时间为20~30s。

    在上述每个步骤之后，将本品的还可以包括将基材进行水洗利干燥的步骤，以除去基体材料表面残留的溶液；所述水洗步骤所用的水为现有技术中的各种水，如去离子水、蒸馏水、纯净水或者它们的混合物，优选为去离子水。可以采用本领域技术人员公知的方法进行干燥，例如鼓风干燥、自然风干或在40~100℃下烘干。

    该电镀产品包括基材及基材表面的第一镀层，所述第一镀层含有铜、锡和铁，以镀层的总质量为基准，所述铜的含量为38%、4%,所述锡的含量为53%~57%，所述铁的含量为3%~5%，所述镀层的密度为8.0~8.3g/cm³,所述镀层的维氏硬度为500~600.
根据本品所提供的电镀产品，优选地，在所述第一镀层表面还有第二镀层，所述第二镀层为铬镀层。更优选地，所述基材为锌、铝、锌合金或铝合金中的一种。

配方(g)

制作方法

    将各组分溶于水，搅拌均匀即可。

注意事项

    本品各组分质量(g)配比范围为：磺酸铜16~36,磺酸亚锡6.5~10.4，磺酸亚铁3.5~4.4，烷基磺酸150~300mL,辅助络合剂5~20mL,还原剂0.1~0.3，水加至1L。

    本品的电镀产品包括基材及基材表面的镀层，所述镀层含有铜、锡和铁，以镀层的总质量为基准，所述铜的含量为38%~44%,所述锡的含量为53%~57%，所述铁的含量为3%~5%，所述镀层的密度为8.0~8.3g/cm³,所述镀层的维氏硬度为500~600。

    本品所述的镀液在提高锡含量的基础上引入了铁元素，缓解了期锡合金在防护性能方面的不足，与单金属电镀溶液的主要区别是在合金镀液中除获得结晶细致的镀层外，合金镀层中各元素可以按一定比例沉积，以获得预定的性能。通过添加辅助络合剂，使锡铁合金形成共沉积。而锡和铁形成的共沉淀可以在保证镀层耐氧化性的基础上，有效地提高了镀层的耐磨性及耐腐蚀性。
本品所提供的铜锡铁三元合金镀液，优选地，所述磺酸铜为甲基磺酸铜，所述磺酸亚锡为甲基磺酸亚锡，所述磺酸铁为甲基磺酸亚铁。

    通常，电镀铜锡药水主要是氰化物。虽然也曾提出过、或在有限的范围内使用过一些无氰镀铜锡电镀液，比如焦磷酸盐镀铜锡液或柠檬酸酸盐镀铜锡液，但这些镀液的工作性能都没有氰化物镀液好，如分散能力差、电流密度范围窄、不能适用于复杂形状工件等。同时，由于钢铁工件在现有的无氰镀液中沉积的铜锡合金镀层结合力差，需要采用预镀工艺。而这就增加了工艺的复杂性，也会使生产效率降低。因此，生产上铜锡镀层的获得，大多仍是在氰化物中进行的。显然，这就存在着使用氰化物所带来的各种缺点，如对操作人员健康的危害，对空气和水源的污染，以及为了减除这些危害所必须采取的三废处理技术上的巨额投资和消费大量日常处理经费等。本品提供的是一种烷基磺酸体系铜锡铁三元合金镀液，没有毒性，克服了氰化物体系三废处理和对环境污染的缺点，且镀液的分散能力和深镀能力好，镀液稳定，操作方便，易于管理，且电镀成本较低，废水处理不难，因而在许多电镀应用领域中，电镀铜锡合金工艺是代替镍镀层的最佳选择。

    根据本品所提供的铜锡铁三元合金镀液，优选地，所述还原剂为葡萄糖、次亚磷酸钠、硼氢化钠中的至少一种。

    在本品所述的镀液中，所述甲基磺酸亚锡中的二价锡和甲基磺酸重铁中的二价铁分别具有被氧化成四价锡和三价铁的趋势，而四价，离子或三价铁高干号与溶被中的辅助络合剂产生沉淀，降低铵效中主盐的含量，易导致皱层发黄，影响产品的性能。
根据本品所提供的铜锡铁三元合金镀液，优选地，所述烷基磺酸是甲基磺酸、乙基磺酸、2羟基丙磺酸和羟乙基磺酸中的至少种。应用以上的这几种烷基磺酸比其它的烷基磺酸便宜，可以节约成本。
    根据本品所提供的铜锡铁三元合金镀液，所述辅助络合剂可以为本领域技术人员所公知的可以作为络合剂的各种物质。优选地，所述辅助络合剂为焦磷酸、酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸、乙二胺四乙酸和羟基亚乙基二膦酸及它们的碱金属盐和铵盐中的至少一种。
    根据本品所提供的铜锡铁三元合金镀液，为了使镀层更加平整及光亮，优选地，所述镀液中含有光亮剂，所述光亮剂的含量为1.5~4.0mL/L。

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