專利名稱：一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法。
背景技術(shù)：
在20世紀(jì)末，電子工業(yè)中傳統(tǒng)的可焊性鍍層組成較為單一，主要采用電鍍Sn-Pb 合金。Sn-H3合金鍍層由于其熔點(diǎn)較低(183°C)、可焊性好、能有效抑制錫須和耐蝕性好， 鍍液穩(wěn)定、成本較低、均鍍能力好等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于電子電鍍領(lǐng)域。但由于鉛對(duì)環(huán)境有污 染，進(jìn)入21世紀(jì)，無鉛可焊性鍍層的研究成為可焊性電鍍領(lǐng)域的熱點(diǎn)。在尋找可以替代1 的金屬元素遇到種種困難，于是人們又回到了純Sn鍍層上，但是純錫鍍層作為可焊性鍍層 具有鍍層易生長(zhǎng)錫須，且機(jī)械性能差的缺點(diǎn)。納米粒子具有的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等，使其表現(xiàn)出很 多獨(dú)特的物理及化學(xué)性能。采用液相金屬電沉積技術(shù)，通過將納米粒子引入金屬鍍層中形 成的納米復(fù)合鍍層，顯示出優(yōu)越的機(jī)械性能、電催化性能、耐腐蝕性能等，正逐漸成為研究 的熱點(diǎn)。然而常規(guī)納米復(fù)合鍍技術(shù)中，納米顆粒不易在陰極上共沉積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決目前純錫鍍層易生長(zhǎng)錫須、機(jī)械性能差，以及常規(guī)納米復(fù)合鍍技 術(shù)中納米顆粒不易在陰極上共沉積的問題，提供一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法。本發(fā)明的一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，按以下步驟進(jìn)行一、將粒徑 為10 IOOnm的SiC納米顆粒用甲磺酸浸泡2 證，然后加入分散劑，機(jī)械攪拌2 6h， 轉(zhuǎn)速為1000 3000r/min，接著用頻率為30 90KHz的超聲波攪拌1 池，之后依次加入 甲磺酸亞錫、光亮劑、共沉積促進(jìn)劑、主鹽穩(wěn)定劑和去離子水組成電鍍液，電鍍液中SiC納 米顆粒的濃度為1 30g/L，分散劑的濃度為40 300g/L，甲磺酸的濃度為100 250g/ L，甲磺酸亞錫的濃度為20 80g/L，光亮劑的濃度為0. 5 10mL/L，共沉積促進(jìn)劑的濃度 為5 30g/L，主鹽穩(wěn)定劑的濃度為10 200g/L ；二、將陰極銅箔與純錫陽(yáng)極板平行放置于 鍍液中，且保持與陽(yáng)極相對(duì)的陰極面與槽底形成的角度為90° 180° ；三、調(diào)整陰極電流 密度為2 8A/dm2，于溫度30°C和常壓下，機(jī)械攪拌30s后停止，然后施鍍5min，接著再機(jī) 械攪拌30s，然后施鍍5min，機(jī)械攪拌和施鍍?nèi)绱私惶孢M(jìn)行，直至施鍍時(shí)間總計(jì)達(dá)到20min， 機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為1000 3000r/min，在機(jī)械攪拌和施鍍過程中始終保持壓縮氮?dú)鈹嚢?，?氣流速為10 200mL/min，即完成納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備；其中步驟一中的分散 劑由10 200g/L的惰性電解質(zhì)和0. 5 10g/L的表面活性劑組成，所述的惰性電解質(zhì)為 氯化鉀，所述的表面活性劑由十六烷基三甲基溴化銨與聚乙烯吡咯烷酮按質(zhì)量比1 2組 成；步驟一中的光亮劑由5g/L的4-(3’ -氨基苯甲?；?_鄰苯二甲酸酯、8g/L的3-萘酰 基-3-羥基-1，2-丙二氨、12g/L的N，N- 二羥乙基丙酮和10g/L的乙二醛組成；步驟一中 的共沉積促進(jìn)劑由試劑A、試劑B和試劑C組成，所述的試劑A為苯亞甲基丙酮、苯甲醛、1， 3-二苯基丙烯酮、4-對(duì)甲氨基苯甲醛縮苯胺、鄰氯苯胺、甲基丙烯酸中的一種或其中幾種的組合，所述的試劑B為乙醇、丙酮、十六烷基二乙醇胺聚氧乙烯-15醚、2，5—二甲氧基苯 甲醛、甲醛、聚氧乙烯醚、N，N-二甲基甲酰胺中的一種或其中幾種的組合，所述的試劑C為 氯化鈰、氯化鉈、氯化鑭中的一種或其中幾種的組合；步驟一中的主鹽穩(wěn)定劑為對(duì)苯二酚。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1、本發(fā)明是在電鍍錫鍍液中加入納米SiC微粒，通過控制工藝及加入添加劑，得 到了納米級(jí)錫與納米SiC微粒共存的復(fù)合鍍層。鍍液中加入了光亮劑、共沉積促進(jìn)劑等添 加劑，大大增加了陰極極化，使復(fù)合鍍層的基質(zhì)金屬錫晶粒大大細(xì)化，達(dá)到了納米級(jí)，鍍層 致密、平整，并促進(jìn)了 SiC微粒在鍍層中的沉積，強(qiáng)化基質(zhì)材料。2、本發(fā)明的方法中兩電極的放置采用與鍍槽底部保持特殊角度的方式，間歇互補(bǔ) 式施鍍、攪拌的方式，減少了納米粒子的團(tuán)聚，在不影響鍍層表面形貌的前提下，促進(jìn)了 SiC 納米微粒在鍍層中的沉積。3、對(duì)本發(fā)明方法中的電鍍液進(jìn)行鍍液性能測(cè)試，結(jié)果表明，加入添加劑后的鍍液， 可使陰極極化增加，電流效率、鍍液分散能力、覆蓋能力與常規(guī)鍍錫液相當(dāng)。4、由于納米SiC微粒的加入，使納米級(jí)基質(zhì)金屬錫得到了強(qiáng)化，調(diào)整了得到的復(fù) 合鍍層內(nèi)部應(yīng)力的分配。復(fù)合鍍層中SiC微粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4. 14. 2%，進(jìn)行25 100°C熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明，1000周期、2000h未觀察到錫須出現(xiàn)；硬度測(cè)試表明，鍍層硬度為 125 336HV(相同條件下，純錫鍍層的平均硬度為78HV)；通過Tafel曲線測(cè)試其耐腐蝕 性能，結(jié)果表明，納米基復(fù)合鍍層腐蝕電流分別為0. 11 9. SXlO-6A. cm—2，腐蝕電位分別 為-0. 45 -0. ^V(相同條件下，純錫鍍層腐蝕電流平均為2. 3X IO-5A. cm_2，腐蝕電位平均 為-0. 53V)。以上結(jié)果說明使用本發(fā)明的方法制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層在抑制錫須生 長(zhǎng)、耐腐蝕性、硬度等方面都有顯著提高。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的 任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，按以下步驟 進(jìn)行一、將粒徑為10 IOOnm的SiC納米顆粒用甲磺酸浸泡2 證，然后加入分散劑，機(jī) 械攪拌2 6h，轉(zhuǎn)速為1000 3000r/min，接著用頻率為30 90KHz的超聲波攪拌1 池，之后依次加入甲磺酸亞錫、光亮劑、共沉積促進(jìn)劑、主鹽穩(wěn)定劑和去離子水組成電鍍液， 電鍍液中SiC納米顆粒的濃度為1 30g/L，分散劑的濃度為40 300g/L，甲磺酸的濃度為 100 250g/L，甲磺酸亞錫的濃度為20 80g/L，光亮劑的濃度為0. 5 10mL/L，共沉積促 進(jìn)劑的濃度為5 30g/L，主鹽穩(wěn)定劑的濃度為10 200g/L ；二、將陰極銅箔與純錫陽(yáng)極板 平行放置于鍍液中，且保持與陽(yáng)極相對(duì)的陰極面與槽底形成的角度為90° 180° ；三、調(diào) 整陰極電流密度為2 8A/dm2，于溫度30°C和常壓下，機(jī)械攪拌30s后停止，然后施鍍5min， 接著再機(jī)械攪拌30s，然后施鍍5min，機(jī)械攪拌和施鍍?nèi)绱私惶孢M(jìn)行，直至施鍍時(shí)間總計(jì)達(dá) 到20min，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為1000 3000r/min，在機(jī)械攪拌和施鍍過程中始終保持壓縮氮 氣攪拌，氮?dú)饬魉贋?0 200mL/min，即完成納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備；其中步驟一 中的分散劑由10 200g/L的惰性電解質(zhì)和0. 5 10g/L的表面活性劑組成，所述的惰性 電解質(zhì)為氯化鉀，所述的表面活性劑由十六烷基三甲基溴化銨與聚乙烯吡咯烷酮按質(zhì)量比1 2組成；步驟一中的光亮劑由5g/L的4-(3’_氨基苯甲?；?-鄰苯二甲酸酯、8g/L的 3-萘酰基-3-羥基-1，2-丙二氨、12g/L的N，N- 二羥乙基丙酮和10g/L的乙二醛組成；步 驟一中的共沉積促進(jìn)劑由試劑A、試劑B和試劑C組成，所述的試劑A為苯亞甲基丙酮、苯 甲醛、1，3_ 二苯基丙烯酮、4-對(duì)甲氨基苯甲醛縮苯胺、鄰氯苯胺、甲基丙烯酸中的一種或其 中幾種的組合，所述的試劑B為乙醇、丙酮、十六烷基二乙醇胺聚氧乙烯-15醚、2，5 —二甲 氧基苯甲醛、甲醛、聚氧乙烯醚、N，N-二甲基甲酰胺中的一種或其中幾種的組合，所述的試 劑C為氯化鈰、氯化鉈、氯化鑭中的一種或其中幾種的組合；步驟一中的主鹽穩(wěn)定劑為對(duì)苯 二酚。本實(shí)施方式步驟一所述的共沉積促進(jìn)劑為混合物時(shí)，各種溶劑間可按任意比混 合；所述的試劑A為混合物時(shí)，各種溶劑間可按任意比混合；所述的試劑B為混合物時(shí)，各 種溶劑間可按任意比混合；所述的試劑C為混合物時(shí)，各種溶劑間可按任意比混合。本實(shí)施方式制備的復(fù)合鍍層中SiC微粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4. 14.2%，進(jìn)行25 100°c熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明，1000周期、2000h未觀察到錫須出現(xiàn)；硬度測(cè)試表明，鍍層硬度為 125 336HV(相同條件下，純錫鍍層的平均硬度為78HV)；通過Tafel曲線測(cè)試其耐腐蝕 性能，結(jié)果表明，納米基復(fù)合鍍層腐蝕電流分別為0. 11 9. SXlO-6A. cm—2，腐蝕電位分別 為-0. 45 -0. ^V(相同條件下，純錫鍍層腐蝕電流平均為2. 3X IO-5A. cm_2，腐蝕電位平均 為-0. 53V)。以上結(jié)果說明使用本發(fā)明的方法制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層在抑制錫須生 長(zhǎng)、耐腐蝕性、硬度等方面都有顯著提高。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中SiC納米顆 粒的粒徑為30 80nm。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中SiC納米顆 粒的粒徑為50nm。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟一中 SiC納米顆粒用甲磺酸浸泡3 4h。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是步驟一中機(jī) 械攪拌3 證。其它與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟一中轉(zhuǎn) 速為2000r/min。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟一中超 聲波頻率為40 80KHz。其它與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是步驟一中超 聲波頻率為60KHz。其它與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是步驟一中 SiC納米顆粒的濃度為5 25g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是步驟一中 SiC納米顆粒的濃度為10 15g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是步驟一中 SiC納米顆粒的濃度為2g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是步驟一中6SiC納米顆粒的濃度為8g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十二之一不同的是步驟一 中分散劑的濃度為100 250g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至十二之一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十二之一不同的是步驟一 中分散劑的濃度為150 200g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至十二之一相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十四之一不同的是步驟一 中甲磺酸的濃度為150 200g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至十四之一相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十五之一不同的是步驟一 中甲磺酸亞錫的濃度為40 60g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至十五之一相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十五之一不同的是步驟一 中甲磺酸亞錫的濃度為45g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至十五之一相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十七之一不同的是步驟一 中光亮劑的濃度為2 8mL/L。其它與具體實(shí)施方式
一至十七之一相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十七之一不同的是步驟一 中光亮劑的濃度為5mL/L。其它與具體實(shí)施方式
一至十七之一相同。
具體實(shí)施方式
二十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十九之一不同的是步驟一 中共沉積促進(jìn)劑的濃度為10 25g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至十九之一相同。
具體實(shí)施方式
二十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十九之一不同的是步驟 一中共沉積促進(jìn)劑的濃度為15g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至十九之一相同。
具體實(shí)施方式
二十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二十一之一不同的是步 驟一中主鹽穩(wěn)定劑的濃度為50 150g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至二十一之一相同。
具體實(shí)施方式
二十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二十一之一不同的是步 驟一中主鹽穩(wěn)定劑的濃度為100g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至二十一之一相同。
具體實(shí)施方式
二十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二十三之一不同的是步 驟一中惰性電解質(zhì)的濃度為50 150g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至二十三之一相同。
具體實(shí)施方式
二十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二十三之一不同的是步 驟一中惰性電解質(zhì)的濃度為100g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至二十三之一相同。
具體實(shí)施方式
二十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二十五之一不同的是步 驟一中表面活性劑的濃度為3 7g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至二十五之一相同。
具體實(shí)施方式
二十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二十五之一不同的是步 驟一中表面活性劑的濃度為5g/L。其它與具體實(shí)施方式
一至二十五之一相同。
具體實(shí)施方式
二十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二十七之一不同的是步 驟二中與陽(yáng)極相對(duì)的陰極面與槽底形成的角度為120° 150°。其它與具體實(shí)施方式
一 至二十七之一相同。
具體實(shí)施方式
二十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二十七之一不同的是步 驟二中與陽(yáng)極相對(duì)的陰極面與槽底形成的角度為130°。其它與具體實(shí)施方式
一至二十七 之一相同。
具體實(shí)施方式
三十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二十九之一不同的是步驟 三中調(diào)整陰極電流密度為3 7A/dm2。其它與具體實(shí)施方式
一至二十九之一相同。
具體實(shí)施方式
三十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至二十九之一不同的是步 驟三中調(diào)整陰極電流密度為5A/dm2。其它與具體實(shí)施方式
一至二十九之一相同。
具體實(shí)施方式
三十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三十一之一不同的是步 驟三中機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為2000r/min。其它與具體實(shí)施方式
一至三十一之一相同。
具體實(shí)施方式
三十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三十二之一不同的是步 驟三中氮?dú)饬魉贋?0 150mL/min。其它與具體實(shí)施方式
一至三十二之一相同。
具體實(shí)施方式
三十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三十二之一不同的是步 驟三中氮?dú)饬魉贋閘OOmL/min。其它與具體實(shí)施方式
一至三十二之一相同。
具體實(shí)施方式
三十五本實(shí)施方式的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，按以下 步驟進(jìn)行一、將粒徑為30nm的SiC納米顆粒用甲磺酸浸泡池，然后加入分散劑，機(jī)械攪拌 4h，轉(zhuǎn)速為2000r/min，接著用頻率為50KHz的超聲波攪拌2h，之后依次加入甲磺酸亞錫、 光亮劑、共沉積促進(jìn)劑和主鹽穩(wěn)定劑組成電鍍液，電鍍液中SiC納米顆粒的濃度為2g/L，分 散劑的濃度為126g/L，甲磺酸的濃度為140g/L，甲磺酸亞錫的濃度為20g/L，光亮劑的濃度 為3mL/L，共沉積促進(jìn)劑的濃度為8g/L，主鹽穩(wěn)定劑的濃度為120g/L ；二、將陰極銅箔與純 錫陽(yáng)極板平行放置于鍍液中，且保持與陽(yáng)極相對(duì)的陰極面與槽底形成的角度為90° ；三、調(diào) 整陰極電流密度為2A/dm2，于溫度30°C和常壓下，機(jī)械攪拌30s后停止，然后施鍍5min，接 著再機(jī)械攪拌30s，然后施鍍5min，機(jī)械攪拌和施鍍?nèi)绱私惶孢M(jìn)行，直至施鍍時(shí)間總計(jì)達(dá)到 20min,機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為2000r/min，在機(jī)械攪拌和施鍍過程中始終保持壓縮氮?dú)鈹嚢?，氮?dú)?流速為40mL/min，即完成納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備；其中步驟一中的分散劑由120g/ L的氯化鉀和6g/L的表面活性劑組成，所述的表面活性劑由十六烷基三甲基溴化銨與聚乙 烯吡咯烷酮按質(zhì)量比1 2組成；步驟一中的光亮劑由5g/L的4-(3’_氨基苯甲酰基)-鄰 苯二甲酸酯、8g/L的3-萘?；?3-羥基-1，2-丙二氨、12g/L的N，N- 二羥乙基丙酮和IOg/ L的乙二醛組成；步驟一中的共沉積促進(jìn)劑由3g/L的1，3_ 二苯基丙烯酮、2g/L的2，5 —二 甲氧基苯甲醛和3g/L的氯化鈰組成；步驟一中的主鹽穩(wěn)定劑為對(duì)苯二酚。本實(shí)施方式制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層表面細(xì)致，經(jīng)測(cè)試，復(fù)合鍍層中SiC納 米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4. 1%，鍍層硬度為125HV。在質(zhì)量濃度為3. 5%的NaCl溶液中測(cè) 試復(fù)合鍍層的Tafel曲線，測(cè)得本實(shí)施方式制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的腐蝕電流為 1. IX ΙΟ、· cnT2，腐蝕電位為-0. 45V。25 100°C溫度下循環(huán)1000周期、2000h進(jìn)行錫須促 進(jìn)生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，掃描電子顯微鏡觀察未見錫須出現(xiàn)。
具體實(shí)施方式
三十六本實(shí)施方式的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，按以下 步驟進(jìn)行一、將粒徑為30nm的SiC納米顆粒用甲磺酸浸泡池，然后加入分散劑，機(jī)械攪拌 池，轉(zhuǎn)速為3000r/min，接著用頻率為60KHz的超聲波攪拌lh，之后依次加入甲磺酸亞錫、 光亮劑、共沉積促進(jìn)劑和主鹽穩(wěn)定劑組成電鍍液，電鍍液中SiC納米顆粒的濃度為2g/L，分 散劑的濃度為126g/L，甲磺酸的濃度為140g/L，甲磺酸亞錫的濃度為20g/L，光亮劑的濃度 為3mL/L，共沉積促進(jìn)劑的濃度為llg/L，主鹽穩(wěn)定劑的濃度為120g/L ；二、將陰極銅箔與純 錫陽(yáng)極板平行放置于鍍液中，且保持與陽(yáng)極相對(duì)的陰極面與槽底形成的角度為90° ；三、調(diào) 整陰極電流密度為2A/dm2，于溫度30°C和常壓下，機(jī)械攪拌30s后停止，然后施鍍5min，接 著再機(jī)械攪拌30s，然后施鍍5min，機(jī)械攪拌和施鍍?nèi)绱私惶孢M(jìn)行，直至施鍍時(shí)間總計(jì)達(dá)到 20min,機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為2000r/min，在機(jī)械攪拌和施鍍過程中始終保持壓縮氮?dú)鈹嚢瑁獨(dú)?流速為40mL/min，即完成納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備；其中步驟一中的分散劑由120g/ L的氯化鉀和6g/L的表面活性劑組成，所述的表面活性劑由十六烷基三甲基溴化銨與聚乙 烯吡咯烷酮按質(zhì)量比1 2組成；步驟一中的光亮劑由5g/L的4-(3’_氨基苯甲?；?-鄰 苯二甲酸酯、8g/L的3-萘?；?3-羥基-1，2-丙二氨、12g/L的N，N- 二羥乙基丙酮和IOg/ L的乙二醛組成；步驟一中的共沉積促進(jìn)劑由2g/L的苯亞甲基丙酮、3g/L的苯甲醛、3g/L 的乙醇和3g/L的氯化鈰組成；步驟一中的主鹽穩(wěn)定劑為對(duì)苯二酚。本實(shí)施方式制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層表面細(xì)致，經(jīng)測(cè)試，復(fù)合鍍層中SiC納 米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4. 6%，鍍層硬度為147HV。在質(zhì)量濃度為3. 5%的NaCl溶液中測(cè) 試復(fù)合鍍層的Tafel曲線，測(cè)得本實(shí)施方式制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的腐蝕電流為 9. 8 X IO-6A. cnT2，腐蝕電位為-0. 44V。25 100°C溫度下循環(huán)1000周期、2000h進(jìn)行錫須促 進(jìn)生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，掃描電子顯微鏡觀察未見錫須出現(xiàn)。
具體實(shí)施方式
三十七本實(shí)施方式的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，按以下 步驟進(jìn)行一、將粒徑為30nm的SiC納米顆粒用甲磺酸浸泡池，然后加入分散劑，機(jī)械攪拌 證，轉(zhuǎn)速為1500r/min，接著用頻率為30KHz的超聲波攪拌池，之后依次加入甲磺酸亞錫、光 亮劑、共沉積促進(jìn)劑和主鹽穩(wěn)定劑組成電鍍液，電鍍液中SiC納米顆粒的濃度為2g/L，分散 劑的濃度為182g/L，甲磺酸的濃度為100g/L，甲磺酸亞錫的濃度為30g/L，光亮劑的濃度為 1. 5mL/L，共沉積促進(jìn)劑的濃度為10g/L，主鹽穩(wěn)定劑的濃度為120g/L ；二、將陰極銅箔與純 錫陽(yáng)極板平行放置于鍍液中，且保持與陽(yáng)極相對(duì)的陰極面與槽底形成的角度為90° ；三、調(diào) 整陰極電流密度為2A/dm2，于溫度30°C和常壓下，機(jī)械攪拌30s后停止，然后施鍍5min，接 著再機(jī)械攪拌30s，然后施鍍5min，機(jī)械攪拌和施鍍?nèi)绱私惶孢M(jìn)行，直至施鍍時(shí)間總計(jì)達(dá)到 20min,機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為2000r/min，在機(jī)械攪拌和施鍍過程中始終保持壓縮氮?dú)鈹嚢?，氮?dú)?流速為40mL/min，即完成納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備；其中步驟一中的分散劑由140g/L 的氯化鉀和42g/L的表面活性劑組成，所述的表面活性劑由十六烷基三甲基溴化銨與聚乙 烯吡咯烷酮按質(zhì)量比1 2組成；步驟一中的光亮劑由5g/L的4-(3’_氨基苯甲?；?-鄰 苯二甲酸酯、8g/L的3-萘?；?3-羥基-1，2-丙二氨、12g/L的N，N- 二羥乙基丙酮和IOg/ L的乙二醛組成；步驟一中的共沉積促進(jìn)劑由2g/L的4-對(duì)甲氨基苯甲醛縮苯胺、3g/L的乙 醇、2g/L的N，N- 二甲基甲酰胺和3g/L的氯化鉈組成；步驟一中的主鹽穩(wěn)定劑為對(duì)苯二酚。本實(shí)施方式制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層，表面細(xì)致，經(jīng)測(cè)試，復(fù)合鍍層中SiC納 米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6. 5 %，鍍層的硬度為217HV。在質(zhì)量濃度為3. 5%的NaCl溶液中測(cè) 試復(fù)合鍍層的Tafel曲線，測(cè)得本實(shí)施方式制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的腐蝕電流為 8. 6 X IO-6A. cnT2，腐蝕電位為-0. 41V。25 100°C溫度下循環(huán)1000周期、2000h進(jìn)行錫須促 進(jìn)生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，掃描電子顯微鏡觀察未見錫須出現(xiàn)。
具體實(shí)施方式
三十八本實(shí)施方式的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，按以下 步驟進(jìn)行一、將粒徑為30nm的SiC納米顆粒用甲磺酸浸泡池，然后加入分散劑，機(jī)械攪拌 池，轉(zhuǎn)速為2500r/min，接著用頻率為SOKHz的超聲波攪拌lh，之后依次加入甲磺酸亞錫、 光亮劑、共沉積促進(jìn)劑和主鹽穩(wěn)定劑組成電鍍液，電鍍液中SiC納米顆粒的濃度為8g/L，分 散劑的濃度為139g/L，甲磺酸的濃度為200g/L，甲磺酸亞錫的濃度為45g/L，光亮劑的濃度 為3mL/L，共沉積促進(jìn)劑的濃度為7. 5g/L，主鹽穩(wěn)定劑的濃度為20g/L ；二、將陰極銅箔與純 錫陽(yáng)極板平行放置于鍍液中，且保持與陽(yáng)極相對(duì)的陰極面與槽底形成的角度為90° ；三、調(diào)整陰極電流密度為2A/dm2，于溫度30°C和常壓下，機(jī)械攪拌30s后停止，然后施鍍5min，接 著再機(jī)械攪拌30s，然后施鍍5min，機(jī)械攪拌和施鍍?nèi)绱私惶孢M(jìn)行，直至施鍍時(shí)間總計(jì)達(dá)到 20min,機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為2000r/min，在機(jī)械攪拌和施鍍過程中始終保持壓縮氮?dú)鈹嚢?，氮?dú)?流速為40mL/min，即完成納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備；其中步驟一中的分散劑由130g/ L的氯化鉀和9g/L的表面活性劑組成，所述的表面活性劑由十六烷基三甲基溴化銨與聚乙 烯吡咯烷酮按質(zhì)量比1 2組成；步驟一中的光亮劑由5g/L的4-(3’_氨基苯甲?；?-鄰 苯二甲酸酯、8g/L的3-萘酰基-3-羥基-1，2-丙二氨、12g/L的N，N- 二羥乙基丙酮和IOg/ L的乙二醛組成；步驟一中的共沉積促進(jìn)劑由2g/L的1，3_二苯基丙烯酮、2. 5g/L的鄰氯苯 胺、lg/L的丙酮和2g/L的氯化鑭組成；步驟一中的主鹽穩(wěn)定劑為對(duì)苯二酚。本實(shí)施方式制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層，表面細(xì)致，經(jīng)測(cè)試，復(fù)合鍍層中SiC 納米顆粒的含量為10.7%，鍍層的硬度為304浙。在質(zhì)量濃度為3. 5%的NaCl溶液中測(cè) 試復(fù)合鍍層的Tafel曲線，測(cè)得本實(shí)施方式制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的腐蝕電流為 5. 8 X KT6A. cnT2，腐蝕電位為-0. 35V。25 100°C的溫度下循環(huán)1000周期、2000小時(shí)，進(jìn)行 錫須促進(jìn)生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，掃描電子顯微鏡觀察未見錫須。
具體實(shí)施方式
三十九本實(shí)施方式的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，按以下 步驟進(jìn)行一、將粒徑為30nm的SiC納米顆粒用甲磺酸浸泡池，然后加入分散劑，機(jī)械攪拌 6h，轉(zhuǎn)速為2500r/min，接著用頻率為90KHz的超聲波攪拌lh，之后依次加入甲磺酸亞錫、 光亮劑、共沉積促進(jìn)劑和主鹽穩(wěn)定劑組成電鍍液，電鍍液中SiC納米顆粒的濃度為8g/L，分 散劑的濃度為139g/L，甲磺酸的濃度為200g/L，甲磺酸亞錫的濃度為45g/L，光亮劑的濃度 為3mL/L，共沉積促進(jìn)劑的濃度為6g/L，主鹽穩(wěn)定劑的濃度為20g/L ；二、將陰極銅箔與純錫 陽(yáng)極板平行放置于鍍液中，且保持與陽(yáng)極相對(duì)的陰極面與槽底形成的角度為90° ；三、調(diào) 整陰極電流密度為2A/dm2，于溫度30°C和常壓下，機(jī)械攪拌30s后停止，然后施鍍5min，接 著再機(jī)械攪拌30s，然后施鍍5min，機(jī)械攪拌和施鍍?nèi)绱私惶孢M(jìn)行，直至施鍍時(shí)間總計(jì)達(dá)到 20min,機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為2000r/min，在機(jī)械攪拌和施鍍過程中始終保持壓縮氮?dú)鈹嚢?，氮?dú)?流速為40mL/min，即完成納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備；其中步驟一中的分散劑由130g/ L的氯化鉀和9g/L的表面活性劑組成，所述的表面活性劑由十六烷基三甲基溴化銨與聚乙 烯吡咯烷酮按質(zhì)量比1 2組成；步驟一中的光亮劑由5g/L的4-(3’_氨基苯甲?；?-鄰 苯二甲酸酯、8g/L的3-萘?；?3-羥基-1，2-丙二氨、12g/L的N，N- 二羥乙基丙酮和IOg/ L的乙二醛組成；步驟一中的共沉積促進(jìn)劑由2g/L的4-對(duì)甲氨基苯甲醛縮苯胺、2g/L的 十六烷基二乙醇胺聚氧乙烯-15醚和2g/L的氯化鑭組成；步驟一中的主鹽穩(wěn)定劑為對(duì)苯二 酚。本實(shí)施方式制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層，表面細(xì)致，經(jīng)測(cè)試，復(fù)合鍍層中SiC 納米顆粒的含量為14.2%，鍍層的硬度為336浙。在質(zhì)量濃度為3. 5%的NaCl溶液中測(cè) 試復(fù)合鍍層的Tafel曲線，測(cè)得本實(shí)施方式制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的腐蝕電流為 4. 9 X IO-6A. cnT2，腐蝕電位為-0. 29V。25 100°C的溫度下循環(huán)1000周期、2000小時(shí)，進(jìn)行 錫須促進(jìn)生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，掃描電子顯微鏡觀察未見錫須。10
權(quán)利要求
1.一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制 備方法，按以下步驟進(jìn)行一、將粒徑為10 IOOnm的SiC納米顆粒用甲磺酸浸泡2 5h， 然后加入分散劑，機(jī)械攪拌2 他，轉(zhuǎn)速為1000 3000r/min，接著用頻率為30 90KHz 的超聲波攪拌1 池，之后依次加入甲磺酸亞錫、光亮劑、共沉積促進(jìn)劑、主鹽穩(wěn)定劑和去 離子水組成電鍍液，電鍍液中SiC納米顆粒的濃度為1 30g/L，分散劑的濃度為40 300g/L,甲磺酸的濃度為100 250g/L，甲磺酸亞錫的濃度為20 80g/L，光亮劑的濃度為 0. 5 10mL/L，共沉積促進(jìn)劑的濃度為5 30g/L，主鹽穩(wěn)定劑的濃度為10 200g/L ；二、 將陰極銅箔與純錫陽(yáng)極板平行放置于鍍液中，且保持與陽(yáng)極相對(duì)的陰極面與槽底形成的角 度為90° 180° ；三、調(diào)整陰極電流密度為2 8A/dm2，于溫度30°C和常壓下，機(jī)械攪拌 30s后停止，然后施鍍5min，接著再機(jī)械攪拌30s，然后施鍍5min，機(jī)械攪拌和施鍍?nèi)绱私?替進(jìn)行，直至施鍍時(shí)間總計(jì)達(dá)到20min，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為1000 3000r/min，在機(jī)械攪拌和 施鍍過程中始終保持壓縮氮?dú)鈹嚢?，氮?dú)饬魉贋?0 200mL/min，即完成納米級(jí)Sn/SiC復(fù) 合鍍層的制備；其中步驟一中的分散劑由10 200g/L的惰性電解質(zhì)和0. 5 10g/L的表 面活性劑組成，所述的惰性電解質(zhì)為氯化鉀，所述的表面活性劑由十六烷基三甲基溴化銨 與聚乙烯吡咯烷酮按質(zhì)量比1 2組成；步驟一中的光亮劑由5g/L的4-(3’_氨基苯甲酰 基)-鄰苯二甲酸酯、8g/L的3-萘?；?3-羥基-1，2-丙二氨、12g/L的N，N- 二羥乙基丙 酮和10g/L的乙二醛組成；步驟一中的共沉積促進(jìn)劑由試劑A、試劑B和試劑C組成，所述的 試劑A為苯亞甲基丙酮、苯甲醛、1，3_ 二苯基丙烯酮、4-對(duì)甲氨基苯甲醛縮苯胺、鄰氯苯胺、 甲基丙烯酸中的一種或其中幾種的組合，所述的試劑B為乙醇、丙酮、十六烷基二乙醇胺聚 氧乙烯-15醚、2，5—二甲氧基苯甲醛、甲醛、聚氧乙烯醚、N，N-二甲基甲酰胺中的一種或其 中幾種的組合，所述的試劑C為氯化鈰、氯化鉈、氯化鑭中的一種或其中幾種的組合；步驟 一中的主鹽穩(wěn)定劑為對(duì)苯二酚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于步驟一 中SiC納米顆粒的濃度為5 25g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于步 驟一中分散劑的濃度為100 250g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于步驟一 中甲磺酸的濃度為150 200g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于步驟一 中甲磺酸亞錫的濃度為40 60g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于步驟一 中光亮劑的濃度為2 8mL/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于步驟一 中共沉積促進(jìn)劑的濃度為10 25g/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于步驟一 中主鹽穩(wěn)定劑的濃度為50 150g/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于步驟二 中與陽(yáng)極相對(duì)的陰極面與槽底形成的角度為120° 150°。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，其特征在于步驟三中氮?dú)饬魉贋?0 150mL/min。
全文摘要
一種納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法，涉及一種Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備方法。本發(fā)明是要解決目前純錫鍍層易生長(zhǎng)錫須、機(jī)械性能差，以及常規(guī)納米復(fù)合鍍技術(shù)中納米顆粒不易在陰極上共沉積的問題。制備方法一、將SiC納米顆粒用甲磺酸浸泡，然后加入分散劑，攪拌，之后依次加入甲磺酸亞錫、光亮劑、共沉積促進(jìn)劑和主鹽穩(wěn)定劑組成電鍍液；二、將陰極銅箔與純錫陽(yáng)極板平行放置于鍍液中；三、調(diào)整陰極電流密度，機(jī)械攪拌和施鍍交替進(jìn)行，并始終保持壓縮氮?dú)鈹嚢?，即完成納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層的制備。制備的納米級(jí)Sn/SiC復(fù)合鍍層在抑制錫須生長(zhǎng)、耐腐蝕性、硬度等方面都有顯著提高。應(yīng)用于可焊性電鍍領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C25D3/32GK102051657SQ20111002390
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者初紅濤, 安茂忠, 張錦秋, 楊培霞 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)