譚 勇,孫 杰

（沈陽理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧沈陽,110159）

0 引言

電鍍錫鋼板的應(yīng)用十分廣泛，廣泛應(yīng)用于各種的產(chǎn)品的包裝當(dāng)中，比如食品行業(yè)的中的罐頭、飲料等產(chǎn)品的包裝，化工產(chǎn)品、各種日用品的的罐體、封蓋的包裝。電鍍錫鋼板也就是通常所說的馬口鐵，在冷軋低碳鋼板或者鋼帶表面電鍍一層純錫，充分利用了冷軋板本身的高強(qiáng)度以及良好的加工性能與錫金屬自身的的美觀性、耐蝕性、易焊接性能的優(yōu)勢，性能非常良好。

在整個電鍍錫體系中，使用的鍍錫工藝主要有酸性硫酸鹽鍍錫、甲酚磺酸鍍錫、鹵化物鍍錫、氟硼酸鍍錫和堿性鍍錫等五種，其工藝各具有特點(diǎn)。由于甲基磺酸鹽鍍錫的鍍液簡單，便于維護(hù)和管理，成本也較低，在電子行關(guān)于業(yè)中也得到普遍認(rèn)可。因此，該領(lǐng)域的研究國內(nèi)一直以來十分關(guān)注。而甲基磺酸鍍錫體系具有很多其他鍍液體系無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，比如鍍液穩(wěn)定，電流效率高，工作電流密度大。另外鍍層沉積速度快，質(zhì)量高，鍍液無氟污染，毒性小，極易生物降解，對設(shè)備的腐蝕性小，Sn2+的氧化程度低且可以獲得晶粒細(xì)致平滑鍍層等特點(diǎn)。并且甲基磺酸可以提高表面活性劑和其它有機(jī)添加劑的可溶性，添加少量的添加劑能夠鍍出光亮的鍍錫層。由于Sn2+易氧化，容易發(fā)生發(fā)生鍍液混濁，這種混濁物是亞錫鹽氧化，水解的產(chǎn)物及光亮劑的析出和分解物。這些不易沉降、不易過濾，無法回收的水解產(chǎn)物形成溶膠，導(dǎo)致錫鹽的浪費(fèi)，因此加入少量的抗氧劑是必須的，含有對間苯二酚或者對鄰苯二酚的基團(tuán)化合物有吸氧能力，可作為穩(wěn)定劑的基本成分。

1 實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)采用普通的商用冷軋板，尺寸：4cm×5cm.在實(shí)驗(yàn)之前，對試樣進(jìn)行前處理，工藝如下：試樣打磨→除油(NaOH，17～23g/L ：SNN-25，2～4 g/L，45℃ ) →水洗→酸洗 (55～65g/L H2SO4，室溫) →水洗待用。

將前處理完成的試樣進(jìn)行甲基磺酸鹽（MSA）電鍍，其中鍍液的主要成分為甲基磺酸亞錫(以錫計(jì)12～18g/L) ，甲基磺酸濃度范圍40～50mL/L，抗氧化劑濃度范圍10～30mL/L，電流密度為1.2A/dm2，鍍液溫度為45℃。

采用DCTC 1200P 型鹽霧箱對試片進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，采用的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T10125-1997 標(biāo)準(zhǔn)。采用電化學(xué)工作站CHl650A對其電化學(xué)性能進(jìn)行測試，其中交流阻抗和塔菲爾曲線的掃速為0.005 V/s。采用SX-550 型掃描電鏡(SEM)觀察抗氧劑對鍍錫層表面形貌的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗氧劑對鍍層耐鹽霧腐蝕性能的影響

圖1為不同添加濃度的抗氧劑對試樣耐鹽霧腐蝕性能的影響。從圖中可以看出，由此可見，抗氧化劑的濃度為20mL/L時(shí)，鍍層的耐蝕性最好。

圖1 相同量添加劑A不同量抗氧化劑的鍍層耐中性鹽霧圖

2.2 抗氧劑對鍍錫層電化學(xué)性能的影響

圖2 不同含量抗氧化劑下鍍層的交流阻抗譜

圖2 及圖3分別為鍍液中添加不同含量抗氧劑時(shí)鍍錫層的電化學(xué)阻抗譜及極化曲線，表1為電化學(xué)參數(shù)。從圖3的交流阻抗圖也可以看出，鍍層的阻抗半徑隨抗氧化劑的濃度的增加先增大后減小再增大，當(dāng)抗氧化劑的濃度為20mL/L時(shí)，鍍層的阻抗半徑最大，即極化電阻值和阻抗值最大，鍍層的防腐性能最好。當(dāng)抗氧化劑的濃度為25mL/L時(shí)，鍍層的阻抗半徑減小，即極化電阻值和阻抗值減小，鍍層的防腐性變差。但是再繼續(xù)增加抗氧化劑的含量，鍍層的阻抗半徑變大，鍍層的耐蝕性增加。從圖4的極化曲線看到，腐蝕電流隨著抗氧化劑的濃度的增加先增大后減小，當(dāng)抗氧化劑的濃度為20mL/L時(shí)，腐蝕電位較低，腐蝕電流最小，線性極化電阻在五組不同抗氧化劑含量中線性極化電阻最大，說明抗氧化劑的濃度為20mL/L時(shí)，鍍層耐蝕性最好，這與鹽霧試驗(yàn)和交流阻抗的測試結(jié)果基本相同。

圖3 不同量抗氧化劑的鍍層的Tafel曲線

表1 極化曲線的電化學(xué)參數(shù)

3 結(jié)論

在鍍液中添加抗氧劑，隨著抗氧化劑量的增加陰極極化增強(qiáng)，阻礙了錫的電沉積過程，電流效果提高沉積速率加快，鍍層的耐蝕性增強(qiáng)?？寡鮿┛梢允咕w優(yōu)先吸附在活性較高的晶面上，使得這些晶面的生長速度下降，這就使各個晶面的生長速度接近，形成結(jié)構(gòu)致密、排列整齊的晶體。當(dāng)抗氧化劑的抗氧劑的用量為20mL/L時(shí)，達(dá)到最優(yōu)的抗腐蝕性能。

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