铜线电解镀锡设备的特点及工艺
由于镀锡铜线必须保持连续生产并要保持数万米质量的一致性,故其设备、工艺和普通电镀有很大的不同。使用镀锡铜线的金属芯线已广泛应用于通信、电力电缆、电子元器件、电器和焊材等领域。对铜线电镀锡的工艺特征、设备制式进行了总结,并根据实际生产经验对化学镀锡工艺流程和工艺条件进行了介绍。
铜线电解镀锡设备的工艺特点和设备特点
铜线连续电镀工艺特点线材电镀除了具备与普通电镀相同的共性外,还要求较厚的镀层和很高的沉积速度,因此提高产量和避免在线产品太长的方法是提高走线速度,目前一般走线速度在60～400ｍ/ｍｉｎ,电流密度高达50Ａ/ｄｍ2。因此对电镀添加剂提出了很高的要求,要求光亮剂使用的最佳电流密度为大电流密度,否则会导致高温老化后失去可焊性。目前,大多数酸性镀锡光亮剂的最佳电流密度较低,很难适应线材连续电镀的要求,很难得到可焊性镀锡层。由于线材进出镀槽均系连续高速,线材上的携液量远大于普通电镀,因此应从工艺和设备两方面考虑降低其排液量。美国Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ钢铁公司和德国ＮＩＥＨＯＦＦ公司采用了瓷环密封技术大大降低了线材的携液量,但若线材走向与瓷环方向不垂直会导致金属锡在瓷环上结块,使得镀层偏薄,影响产品质量。
铜线电镀锡设备特点
目前,按照走线方式主要可分为直线式、螺旋式和往复式三种。
1)直线式 线材通过镀槽是直线运行的,根据线材的入槽方式又可以分为直入式和导入式。直线式通常在一个平面上同时运行几十根线,生产规模较大,由于生产线在一直线范围内完成,故设备较长。直入式由德国ＬＰＷ公司首创,具有许多优点,但进出线仍有漏液问题,浙江工业大学在1994年研制了直入式设备并建成了8条生产线。
2)螺旋式 线材通过镀槽是螺旋式运行的,其优点是驱动点多,线张力极小,电镀槽空间利用率高,无需很长的生产线。但只能单线生产,且由于传动件在电解液中运动,使设备可靠性下降,适用于工序、品种较少的生产规模。目前,德国ＮＩＥＨＯＦＦ公司推销的连续电镀设备中就有螺旋式,主要客户是以软圆铜线镀锡、镀银为主。一些厂家为了提高生产效率和经济性采用了拉丝电镀一体化工艺,该工艺首先使用大拉机直接将铜线拉到所需的直径,然后再进行连续电镀。
3)往复式 介于螺旋式和直线式之间,制式传动简单,投资较小,主要适用于小型企业。由于在输送过程中反复弯曲 拉直 弯曲,牵引和弯曲力均由线材在驱动轮上作180°角的摩擦进行传递,所以线材始终处于高应力状态下。此外,它的电流一次分布也很不合理,很难保证镀层的同心度
铜线连续电镀锡工艺流程及工艺条件
目前接触的线材连续电镀锡设备以螺旋式为主。对于采用螺旋式设备线材连续镀锡工艺流程如下:
装机→拉线→电解除油→水洗→酸活化→线材连续镀锡→水洗→热水洗→抛光→收线
由于该电镀工艺线材走速很快,很容易将空气卷入电解液中,同时在工作中电解液从子槽到母槽的剧烈循环造成镀液间的撞击,以上两者都会造成泡沫过多,以及加速电解液的浑浊、老化的现象。另外由于线材走速很快,需要电镀添加剂能在很高电流密度下保持镀层厚度、性能。线材电镀完成后在拉丝过程中如果镀层结合力不好,厚度分布不均会导致漏铜现象,使产品报废。因此对电镀添加剂的抑制泡沫、抗氧化和最佳电流密度等性能提出了很高的要求。下面以宝力公司的ＳＴＡＮＮＯＳＴＡＲ2805线材连续电镀工艺为例,介绍线材连续电镀工艺的特点及其参数条件。
2.1 配方及工艺条件
甲基磺酸70～180ｍＬ/Ｌ
锡60～100ｇ/ＬＳＴＡＮＮＯＳＴＡＲ280550～90ｍＬ/Ｌ
ＤＥＦＯＡＭＥＲ1～2ｍＬ/Ｌ
ＳＴＡＮＮＯＳＴＡＲＡＤＤＩＴＩＶＥＣ210～15ｍＬ/Ｌ
温度40～50℃
搅拌强烈、均匀
电流密度10～100Ａ/ｄｍ2
2.2 各组分的作用及控制要求
1)甲基磺酸:在镀液中提供可溶性锡盐的强酸性的稳定介质,络合作用不明显,一般游离甲基磺酸控制在100ｍＬ/Ｌ左右。
2)甲基磺酸亚锡:作为镀液中的主盐。
3)ＳＴＡＮＮＯＳＴＡＲ2805:可以使镀层结晶细化,扩大光亮电流密度范围,同时改善镀液的导电能力以及稳定性。
4)ＤＥＦＯＡＭＥＲ:消除由于空气夹带以及镀液循环而产生泡沫。5)ＳＴＡＮＮＯＳＴＡＲＡＤＤＩＴＩＶＥＣ2:降低Ｓｎ2+氧化为Ｓｎ4+的速度,减小镀液老化速度,一般维持在50～100ｍＬ/1000Ａｈ。
1)线材连续电镀工艺除了具备普通电镀的共性外,还具有其它的特性:线材走线速度快,镀液容易被携带,所需电流密度高。
2)线材连续镀锡工艺相对来说比较简单,但对于镀锡设备以及电镀添加剂的要求很高。
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