一种连续环保型无氟雾状锡铜合金电镀工艺的制作方法

本发明涉及电镀，尤其是涉及一种连续环保型无氟雾状锡铜合金电镀工艺。

背景技术：

1、无氟雾状锡铜合金电镀是一种环保型的电镀技术，该技术旨在替代传统含有害氟硼酸成分的电镀方法。

2、这种电镀方法使用一种不含氟硼酸的镀液，通过电化学反应在基材表面沉积一层锡铜合金。这种合金镀层不仅具有良好的可焊性、导电性和耐腐蚀性，还符合现代工业对环保和可持续性的要求。

3、无氟雾状锡铜合金电镀广泛应用于电子、通讯、汽车和航空航天等领域。在电子领域，它常用于印刷电路板(pcb)的表面处理，以提高其可焊性和耐腐蚀性。在汽车和航空航天领域，该技术用于制造高可靠性、高耐久性的连接器和其他关键部件。

4、尽管无氟雾状锡铜合金电镀技术具有许多优势，但在实际应用中仍存在一些问题。特别是在无铅电镀皮膜形成过程中，常见的问题包括低电流部分产生的白雾、高电流部分产生的雾状沉积物以及电流效率低下。

5、低电流部分白雾问题：这通常是由于镀液中的杂质或涂覆层不均匀导致的。白雾不仅影响产品的外观质量，还可能降低其可焊性和耐腐蚀性。

6、高电流部分雾状沉积物：在高电流密度下，镀液中的金属离子可能无法均匀沉积在基材表面，从而形成雾状沉积物。这不仅降低了电镀层的均匀性，还可能影响其性能。

7、电流效率低下：电流效率低下意味着在电镀过程中有更多的能源被浪费，这不仅增加了生产成本，还可能导致环境问题。

8、为了解决上述问题，现有技术中通常采取一系列措施，如增加过滤器以去除镀液中的杂质、调整电镀参数以优化电流分布等。然而，这些措施往往效果有限，并且可能引入新的问题。例如，过度过滤可能导致镀液中的有效成分流失，而调整电镀参数可能需要在生产效率和质量之间做出妥协。

9、因此，如何在提高无氟雾状锡铜合金电镀质量的同时，解决低电流部分的白雾问题、高电流部分的雾状沉积物问题以及提升电流效率，成了本发明所要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是针对上述现有技术中存在的缺陷，提供一种连续环保型无氟雾状锡铜合金电镀工艺，以解决上述背景技术中提出的电镀过程中出现的白雾、雾状沉积物以及电流效率低下的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

3、一种连续环保型无氟雾状锡铜合金电镀工艺，包括以下步骤：

4、步骤1，预处理：对待镀工件进行清洁处理，去除表面的油污、氧化物和其他杂质，确保工件表面的纯净度；

5、步骤2，配制电镀液：采用无氟环保型配方来配制电镀液，具体来说，是依次加入纯水、甲基磺酸和甲基磺酸锡，在加入这些成分的过程中需注意防止药水喷溅，并确保充分搅拌，以使各成分能够均匀混合；并在混合后，向混合液中加入铜盐，并在铜盐加入后，再次加入纯水或离子交换水，直至达到所规定的液容量；

6、步骤3，连续电镀：将预处理后的工件连续送入电镀槽中，通过控制电镀液的成分比例、温度、电流密度和电镀时间，使锡和铜在工件表面共沉积，形成雾状锡铜合金镀层；

7、步骤4，后处理：电镀完成后，对工件进行清洗、干燥和必要的热处理，以提高镀层的结合力和耐腐蚀性。

8、作为本发明进一步的方案，步骤2中采用的无氟环保型配方具体包含以下成分及其质量比例范围：纯水占电镀液总质量的10％～30％，甲基磺酸占电镀液总质量的10％～30％，甲基磺酸锡占电镀液总质量的20％～50％，铜盐占电镀液总质量的1％～10％，最后，再次加入10％～30％的纯水或离子交换水以达到所需的液容量。

9、作为本发明进一步的方案，步骤2中，配制电镀液还包括在添加铜盐后加入10％～20％的雾锡添加剂。

10、作为本发明进一步的方案，步骤2中，配制成电镀液后，还包括对电镀液的二价锡sn2+含量进行分析的步骤，该步骤包括：

11、步骤a，使用移液管吸取一定量的电镀液至锥形瓶中，加入纯水、稀盐酸和碳酸氢钠；

12、步骤b，加入淀粉指示剂，并使用标定后的碘标准溶液进行滴定，直至溶液变为透明蓝紫色并保持不变色为终点；

13、步骤c，记录滴定量，并根据计算公式计算出二价锡sn2+的含量。

14、作为本发明进一步的方案，所述步骤c中的计算公式具体为：二价锡sn2+(克/升)＝v*2.9675，其中v为使用标定后的碘标准溶液进行滴定时所消耗的碘标准溶液的毫升体积。

15、作为本发明进一步的方案，还包括对电镀液中的甲基磺酸含量进行分析的方法一包含下述步骤：

16、第1步，使用移液管吸取一定量的镀锡液至锥形瓶中，加入纯水和草酸钾溶液；

17、第2步，加入甲基红甲基蓝混合指示剂，并使用标定后的氢氧化钠标准溶液进行滴定，直至溶液由紫色变为黄绿色为终点；

18、第3步，记录滴定量，并根据预定的计算公式计算出甲基磺酸的含量。

19、作为本发明进一步的方案，所述对电镀液中的甲基磺酸含量进行分析的方法二包括下述步骤：

20、第一步，使用移液管吸取一定量的镀锡液至锥形瓶中，加入纯水和酚酞指示剂；

21、第二步，使用标定后的氢氧化钠标准溶液进行滴定，直至溶液由白色变为粉红色为终点；

22、第三步，记录滴定量，并结合二价锡的含量，根据预定的计算公式计算出甲基磺酸的含量。

23、作为本发明进一步的方案，步骤3在连续电镀过程中，预处理后的工件被连续送入电镀槽中，为了确保锡和铜在工件表面均匀且致密地共沉积，形成所需的雾状锡铜合金镀层，需要严格控制的工艺参数为电镀液的成分比例、温度、电流密度和电镀时间，其中：

24、电镀液的成分比例，是根据所需的镀层性能和外观，调整电镀液中锡离子和铜离子的摩尔比，通常，锡离子的浓度范围在10～30克/升，铜离子的浓度范围在5～20克/升；

25、电镀液的温度对镀层的质量和沉积速率有显著影响，一般将电镀液的温度控制在25～35℃之间，以确保反应速率适中且镀层结构致密；

26、电流密度是影响电镀过程的重要因素之一，为了获得均匀的镀层，电流密度通常控制在10～20安培/平方分米的范围内，具体的电流密度值应根据工件的形状、尺寸和所需的镀层厚度进行选择；

27、电镀时间取决于所需的镀层厚度和电流密度，一般来说，电镀时间在5～120分钟的范围内，以确保足够的金属沉积并达到所需的镀层厚度。

28、作为本发明进一步的方案，步骤4的后处理中，清洗是使用纯水或特定的清洗剂彻底清洗工件表面，以去除残留的电镀液、杂质和可能形成的表面污垢；干燥处理是通过自然晾干、热风烘干或者采用专用的干燥设备来完成，同时干燥过程中应避免水渍或污斑的形成，确保镀层表面的光洁度和一致性；热处理可以是回火、退火或其他形式的加热过程，旨在增强镀层与基材之间的结合力，改善镀层的内应力和微观结构，从而提高其耐腐蚀性和机械性能。

29、作为本发明进一步的方案，热处理温度在100℃至300℃之间。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过优化电镀液配方，实现了在低电流区域无白雾、高电流区域无雾状沉积，并显著提高了电流效率。该工艺采用无氟环保型配方，包含锡盐类、铜盐类、导电剂、络合剂、稳定剂及ph调节剂，各组分协同作用，形成稳定的络合物，确保金属离子均匀沉积。络合剂的引入，解决了低电流区域白雾问题；稳定剂和ph调节剂则有效防止了高电流区域的雾状沉积。同时，导电剂的加入显著提高了电镀液的导电性，进而提升了电流效率，以及镀液的废水处理简单，因其不含氟和硼酸而更加环保。

31、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。