镀锡用赫尔槽试验装置

孙东跃，张馥，石磊 *

（1.朝阳师范高等专科学校生化工程系，辽宁 朝阳 122000；2.山东建筑大学材料科学与工程学院，山东 济南 250101）

【电镀装置】

镀锡用赫尔槽试验装置

孙东跃1，张馥1，石磊2,*

（1.朝阳师范高等专科学校生化工程系，辽宁 朝阳 122000；2.山东建筑大学材料科学与工程学院，山东 济南 250101）

介绍了一种具有制冷功能的镀锡用赫尔槽装置，用该装置进行酸性镀锡试验时，可保持镀液温度恒定。该装置主要由镀槽、温度控制器、冷却水箱和冷却水泵组成。镀槽侧壁内设有热电制冷片，镀槽侧壁外环绕有冷却水管，冷却水管与冷却水箱连接。镀槽内还设有热电偶，热电偶先感知镀液温度，随后通过温度控制器控制冷却水箱和热电制冷片的通断来调节镀液的温度，使镀液温度恒定。

酸性镀锡；赫尔槽试验；装置；控温

1 前言

镀锡工艺按槽液常分为硫酸盐镀锡、氯化物镀锡、氨基磺酸盐镀锡及稀酸盐镀锡[1]。常用的酸性镀锡液是一种强酸性溶液，基本上由亚锡盐、一种能使锡离子不发生水解的强酸性水溶液和添加剂3种成分组成[2]。在酸性镀锡时，为防止主盐硫酸亚锡的水解，要求将酸性镀锡液的温度保持在5 °C左右，以确保镀层质量。温度过高时，Sn2+氧化速率加快，镀液易浑浊，镀层粗糙，镀液寿命降低，光亮剂的消耗量增加，光亮区变窄，严重时镀层变暗，出现花斑，可焊性降低。低温有利于镀锡层整体光亮及良好均镀性，但温度过低时，工作电流密度范围减小，镀层容易烧焦，并使能耗增大[3]。而在实际的电镀锡实验教学以及车间工艺试验中，由于一年中室温高于5 °C的天数居多，若单靠天气因素来维持实验，则效率大大降低，且一般很难将环境的温度维持在5 °C，现有的镀锡试验用赫尔槽一般都无制冷功能，通常将电镀液置于冰块中冷却至5 °C左右再使用，电镀过程也是在放置有冰块的容器中进行，但效果并不理想，经常因酸性镀锡液温度高于工艺温度而影响实验效果。针对上述问题，开发了一种具有制冷功能的镀锡用赫尔槽试验装置[4]，该装置借助热电制冷片与冷却水箱的共同作用来维持赫尔槽内镀液的温度，保证在室温较高时镀液处于最合适的温度，有效提高了镀锡层的质量，达到了很好的实验效果。

2 装置简介

图1是本装置的结构示意图。从图中可知，本赫尔槽试验装置由镀槽、温度控制器、冷却水箱、冷却水泵等组成。镀槽侧壁内设有热电制冷片，侧壁外环绕有冷却水管，镀槽内还插有热电偶。热电偶通过导线与温度控制器输入端连接，热电制冷片通过导线与温度控制器输出端连接，冷却水箱的电源与温度控制器输出端连接，冷却水管进口与冷却水箱出水口连接，其出水口通过冷却水泵与冷却水箱进水口连接。本装置通过热电制冷片与冷却水箱二者的共同作用达到维持赫尔槽内液体温度恒定的目的，保证实验环境温度的精确性，得到性能最好的镀锡层。

图1 赫尔槽试验装置结构示意图Figure 1 Schematic diagram of the device for Hull cell test

3 工作原理

电镀工艺试验时，先设置所需温度，再将镀液注入镀槽，镀槽内热电偶能感应镀槽内镀液的温度并传给温度控制器，当镀液温度高于设定温度时，温度控制器发出信号传达给热电制冷片和冷却水箱，并启动热电制冷片和冷却水箱开始制冷。热电制冷片可直接对镀槽内的镀液制冷，而冷却水箱与制冷水泵连接，当冷却水箱电源被温度控制器传过来的信号启动后，冷却水泵也一并被启动，冷却水泵运作带动冷却水在冷却水管与冷却水箱之间来回传输、循环流动，通过与镀槽间的热交换来有效降低镀槽外壳和镀液的温度。在室温(25 °C)下，采用传统方法以冰对赫尔槽内镀液降温一般需要1 h以上方可降至5 °C，采用本装置则只需26 min。图2所示为2种降温方式的效果对比。其中，本装置选用TES1-0801型陶瓷制冷片，制冷功率为0.81 W。

图2 2种降温方式的效果对比Figure 2 Comparison of two different cooling methods

在实际的镀锡试验中，镀锡液的温度不断升高，传统的降温方式只能延缓镀液温度的升高，本装置则可使镀液维持在5 °C左右，使电镀的效率和效果均维持在最佳状态。

4 装置作用

本赫尔槽装置具有利用热电制冷片与冷却水箱两者的共同作用达到维持赫尔槽内液体温度恒定的功能。首先，以往的镀锡用赫尔槽往往无这一功能，镀锡实验经常受多种因素的干扰，缺少能动性，实验效率低下，实验结果不准确。这种具有制冷功能的镀锡用赫尔槽装置能够保证实验环境温度的精确性，制得性能良好的镀锡层。其次，从赫尔槽周围的冷却水管看，可通过增加或减少冷却水管的数量或密度来变更其调节温度的范围；也可通过选取不同型号的热电制冷片来控制得到更多的实验所需温度。

5 结语

与传统的赫尔槽相比，本装置并没有做太多繁琐的改变，仅借助热电制冷片与冷却水箱即可改变环境温度，得到实验所需的准确温度。对于镀锡实验而言，具备最合适的温度不仅可大大提高镀锡层的性能，还可提高实验效率和节省原材料。这种具有制冷功能的镀锡用赫尔槽试验装置不仅对镀锡实验有非常重要的意义，对其他金属的电镀实验也有很大的帮助。此外，本装置还可用于实际生产的工艺调试中，采用大型制冷片并根据图1组装镀槽，便可投入到实际生产中。

[1] 曲敬信, 汪泓宏. 表面工程手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 1998.

[2] 胡传炘. 表面处理技术手册[M]. 北京: 北京工业大学出版社, 2001.

[3] 冯立明, 王玥. 电镀工艺学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2010.

[4] 山东建筑大学. 一种镀锡用赫尔槽实验装置: CN, 201592100 [P]. 2010–09–29.

Hull cell test device for tin plating //

SUN Dong-yue,ZHANG Fu, SHI Lei*

A Hull cell test device with the capability of refrigeration for tin plating was introduced. The temperature of plating bath can be maintained by using the device during the process of acid tin plating. The device mainly includes a plating tank, a temperature controller, a cooling water tank, and a cooling water pump. A thermoelectric refrigeration piece is arranged on the internal wall of the plating tank and the outside wall of the tank is circled by cooling water pipes. There is also a thermocouple in the plating tank. The thermocouple senses the temperature of plating bath firstly, and then the temperature controller controls the on-and-off of the cooling water tank and the thermoelectric refrigeration piece to regulate the temperature of plating bath, maintaining the temperature constantly.

acid tin plating; hull cell test; device; temperature control

Department of biochemical Engineering, Chaoyang Teachers College, Chaoyang 122000, China

TQ153.13

A

1004 – 227X (2012) 06 – 0037 – 02

2011–12–16

2012–03–13

孙东跃（1960–），男，辽宁朝阳人，副教授，主要研究方向为电化学。

石磊，实验师，(E-mail) slcqj@qq.com。

[ 编辑：周新莉 ]