酸性镀锡溶液的净化处理

蒋金鸿

(中国电子科技集团公司第五十一研究所，上海 201802)

酸性镀锡溶液的净化处理

蒋金鸿

(中国电子科技集团公司第五十一研究所，上海 201802)

酸性镀锡溶液通常采用絮凝剂定期净化处理，加入量视镀液的浑浊度而定。但有时因为无法停工或为了减少处理成本等因素而过度延长处理周期，使得镀液逐渐恶化，此时再处理，不仅耗费大量处理剂，而且可能造成镀液絮凝后无法沉降而报废。经过长期探索及研究，明确问题根源，并找到了一种价廉可行的处理方法。

净化处理;酸性镀锡;恶化

引 言

锡和锡合金镀层由于其优良的抗蚀性和可焊性，已被广泛应用于电子工业中作为元器件、线材、印制线路板和集成电路块的保护性和可焊性镀层［1］，其中，SnSO4镀液镀锡是较为普遍的一种。但酸性硫酸盐光亮镀锡工艺，由于镀液中Sn2+被氧化成Sn4+，Sn4+水解后生成偏锡酸导致镀液混浊且不能过滤除去，造成镀液性能下降;再者有机添加剂在电镀过程中，本身的分解和氧化而成为有机杂质，镀液会变黄，颜色也越来越深［1］。当镀液出现浑浊时，还可以施镀一段时间，但变成胶体时，则必须加入处理剂进行处理［2］。通常采用加入聚乙烯酰胺等絮凝剂处理的方法，加入量视镀液的浑浊度而定。

有时由于无法停工或是认为电镀质量还可以，为了减少处理成本而无限延长处理周期等因素未及时处理，则使得镀液更加恶化。最终导致镀液中锡阳极极易钝化，使得镀液Sn2+含量下降，加上镀液中聚集大量杂质，造成镀层发黑，粗糙等不良现象。更加严重的是，这时再进行处理，不仅耗费大量处理剂也无济于事，很可能造成镀液絮凝无法沉降而报废。

针对此类顽疾，如何在处理剂失效，而又不带入新杂质的前提下进行处理，使得镀液能起死回生。经长期探索及研究，明确问题根源，并找到了一种价廉可行的处理方法。

1 实验部分

1.1 实验样品

以处理酸性硫酸盐光亮锡-铈合金的恶化镀液为例，镀液呈乳白发黄的悬浊液，测得镀液主要组成为:21.5 g/L SnSO4、119.8 mL/L H2SO4、ρ为1.218 g/cm3;电镀锡层粗糙且发黑，无法得到合格镀层。

1.2 方案分析

Sn2+易被氧化成 Sn4+，Sn4+水解后生成偏锡酸，而锡盐水解是一个不可逆的过程，产物呈疏松的胶体，极难沉降和过滤，必须加入聚乙烯酰胺等絮凝剂［2］，处理后的絮状物聚集是由于重力因素沉降。在恶化镀液中虽然产生了絮状物，但是分散在镀液中无法沉降，即使过滤或用离心的方法使絮状物沉淀，可是上层溶液却依旧是浑浊状态。消耗大量的处理剂也没有效果。测试发现，恶化镀液的密度为 1.218 g/cm3，而正常镀液(40 g/L SnSO4，100 mL/L H2SO4，少量添加剂)为1.13 g/cm3左右，因此可以用降低已恶化镀液相对密度的方法来处理镀液。

处理方法越简单，所需费用越低，对于工厂来说无疑是追求的目标。有离子水是镀液的重要组成部分，且 ρ为1.00 g/cm3，加入镀液中能降低镀液相对密度;既不带入新杂质又能达到处理要求。

1.3 实验方法

1.3.1 检验沉降与镀液密度的关系

取恶化镀液样品与去离子水按正常镀液ρ为1.13 g/cm3左右进行配比，控制镀液 ρ为 1.14 g/cm3或以下时，镀液产生了明显分层，且上层为半透明清液。

1.3.2 寻找最佳处理条件

1)取4组试样，使其ρ在1.13 g/cm3左右的配比进行沉降对比，编号为1、2、3、4。为了探寻沉降速度是否与体积有关，4个试样分别为500、250、250、500 L。实验试样的配比参数见表1。

表1 试样配比参数

2)静置自然沉降，按时间段作好沉降高度与时间数据记录，见表2。经过4 d的自然沉降，分层高度已无明显下降，说明沉降已基本完成。按照量筒的读数，统计沉降过程的数值。

表2 沉降过程数据

实测500 mL量筒每100 mL高度为5 cm，250 mL量筒每50 mL高度为4.5 cm。由表2记录数据可计算出各时段平均沉降速度，见图1。

图1 沉降速度与时间的关系

3)沉降完成后，对清液与浊液的参数测试结果见表3。

4)对所得清液用处理剂处理，实验发现，只需5 mL/L的处理剂即可使镀液很快絮凝并沉淀。处理好的样品呈澄清透明的棕黄色液体，补加SnSO4、H2SO4和添加剂到工艺范围，电镀得到光亮均匀的合格镀层。

5)再对剩余浊液重复上述操作，得到清液所占比例小于处理总体积的1/3，且有效成分更低。已无实用价值。

表3 沉降后镀液参数

2 结论

2.1 沉降与密度的关系

经过多次实验发现，只要ρ维持在1.14 g/cm3或以下，镀液不需要处理剂就能产生明显分层，且上层为半透明清液。

分析图1可以得知，密度小的样品沉降速度快于密度大的样品;随着沉降的继续，下层溶液密度逐渐升高，所以4个样品都出现了沉降速度降低的趋势;样品沉降时间越长，速度越慢，这是因为下层浊液相对密度增大的结果;样品虽体积不同，但沉降速度都成线性趋势下降，可见沉降速度与溶液多少无关，只与密度有关。

2.2 沉降效果

由表3数据可发现:

处理得到清液基本为需处理溶液总体积的3/4左右，其中样品2，V(H2O)∶V(镀液)为9∶11时得到的清液最多，占总处理溶液体积的80%左右，得到的有效成分也最多。由样品1和2处理后的有效成分可以看出，不能因为密度越小，沉降效果越明显而采用很小的密度沉降，还要考虑处理后的有效成分含量，选定最佳数值。

3 总结

此处理方法一般针对絮凝后靠重力沉降的恶化镀液。处理得到的溶液约为原处理液的3/4，对于面临报废的镀液，用此方法挽回的损失还是相当可观的。缺点在于沉降速度慢，所以有条件采用离心沉降处理，则事半功倍。因此只要认真分析，找出问题的原因，在遵循处理原则的基础上，打破常规思维方式，多方位的思考与探索，就能找出解决问题的合适方法。

［1］庄瑞舫.电镀锡和可焊性锡合金发展概况［J］.电镀与涂饰，2000，19(2):38-43.

［2］陈治良.简明电镀手册［M］.北京:化学工业出版社，2009:312.

Purifying Treatment for Acidic Tin Plating Bath

JIANG Jin-hong
(China Electronic Science and Technology Group Company Fifty-first Research Institute，Shanghai 201802，China)

In general，acidic tin plating bath should be purified regularly with flocculating agent，and the dosage depends on turbidity of the bath.But the period of purifying treatment may sometimes be over-prolonged as stopping the electroplating production is not allowed or reducing the treatment cost is planned purposely.In these cases，the bath will deteriorate gradually and adding abundant flocculating agents is useless in the purifying treatment，even worse，the solution may out of run due to no sedimentation after flocculation during the treatment.After a long time of exploration and research，root of the problem and an inexpensive and feasible way to solve the problem have been found.

purifying treatment;acidic tin plating;deteriorate

TQ153.13

A

1001-3849(2011)09-0005-03

2011-01-21

2011-03-30