【摘要】：鍍錫可以分成堿性鍍錫和酸性鍍錫兩種類型,其中甲基磺酸體系電鍍錫具有無毒、孔隙率低、耐腐蝕、鍍層細(xì)致平整等優(yōu)點(diǎn),因此,甲基磺酸鍍錫作為其他鍍錫方法的替代得到了發(fā)展,高速帶鋼鍍亞光錫是甲磺酸電鍍錫的典型應(yīng)用,目前研究主要針對于添加劑的開發(fā),高速鍍錫添加劑為國外壟斷,常用的添加劑類型包括:聚乙二醇、聚丙二醇等醇醚、聚氧乙烯醚聚醚類和聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚醚(PEO-PPO-PEO,EPE)。本文試圖開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的添加劑,得到耐蝕性好的高速帶鋼錫鍍層,為其國產(chǎn)化提供數(shù)據(jù)支持和指導(dǎo)。本文主要對甲磺酸電鍍錫體系的添加劑進(jìn)行優(yōu)選,并對其沉積工藝進(jìn)行研究,通過電化學(xué)工作站,靜態(tài)赫爾槽,高速赫爾槽,SEM,XRD等方法,確定高速電鍍錫的添加劑及工藝參數(shù),并考察鍍液的鍍液和鍍層性能。通過研究甲磺酸(Methanesulfonic Acid,MSA)和甲磺酸亞錫對鍍錫液性能的影響,確定了甲磺酸鍍錫液的基礎(chǔ)配方為15g/LSn2+濃度,45m L/LMSA。通過空氣加速氧化實(shí)驗(yàn)得1g/L~15g/L濃度的對苯二酚使鍍液穩(wěn)定性良好。通過濁點(diǎn)測試、表面張力測試、赫爾槽實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)測試和SEM方法分析篩選甲磺酸體系鍍錫添加劑為EPE-1、EPE-2、EPE-7。研究添加劑濃度及復(fù)配添加劑對電鍍錫的影響,得到EPE-1、EPE-2、EPE-7濃度分別為1g/L、0.5g/L、0.5g/L,及0.5g/LEPE-1和1g/LEPE-2復(fù)配時鍍錫層良好,復(fù)配添加劑工藝為電流密度0.5A/dm2~3A/dm2,溫度40℃~60℃。對比復(fù)配與市售添加劑對鍍液和鍍層性能的影響,在4A/dm2電流密度下加入復(fù)配添加劑鍍錫液的電流效率約為77%,而市售添加劑鍍液的電流效率只有50%。電化學(xué)測試等實(shí)驗(yàn)表明復(fù)配添加劑鍍錫層耐蝕性優(yōu)于市售添加劑。通過高速赫爾槽和SEM、XRD實(shí)驗(yàn)對靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中篩選出的EPE-1、EPE-2、EPE-7添加劑再次優(yōu)選,以適用于MSA高速鍍錫。研究發(fā)現(xiàn),高速鍍流速達(dá)到使鍍液呈湍流狀態(tài)時可明顯提高電鍍時所允許的陰極電流密度。通過高速赫爾槽和SEM方法研究流速、溫度和電流密度對電鍍錫的影響,確定高速鍍錫添加劑配方及工藝,并分別研究各添加劑與市售添加劑相比對鍍層性能的影響,最終優(yōu)選出EPE系列MSA高速鍍錫添加劑配方為:0.5g/L EPE-2,電鍍工藝為溫度20℃~60℃,鍍速146cm/s,電流密度10A/dm2~40A/dm2;此外,添加0.5g/L EPE-1、1g/L EPE-2、1g/L TP-G7復(fù)配添加劑的鍍液可得耐蝕性最佳的鍍錫板,在高速電鍍錫鍍液中也具有較好的應(yīng)用。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文的主要成分包括二價錫、苯酚磺酸（PSA）、萘酚聚氧乙烯醚（α-ENSA）等，其中的二價錫由硫酸對二價錫離子和硫酸根離子都有嚴(yán)格的濃度要求2~50A/dm2，溫度 30℃~40℃。具有酚的結(jié)構(gòu)，具有抗氧化性，可以減緩二價錫的錫泥，鍍液比硫酸根體系穩(wěn)定。近年來，已開發(fā)，這使得廢水的處理更加容易[19]。鹽電鍍錫工藝酸的合成工藝和對添加劑研究的發(fā)展，直到 20 世開始應(yīng)用于電鍍工業(yè)。與上述幾種鍍錫工藝相比勢[20]，它的腐蝕性小、廢水處理容易、能在高電光亮和光亮鍍錫。甲基磺酸能與各種金屬形成鹽磺酸鹽都不會出現(xiàn)明顯水解。因此，甲基磺酸鍍了很大發(fā)展，目前它的應(yīng)用最為廣泛。

可分為電鍍表面前處理、水洗、鍍錫、水洗、軟熔、熱水洗、鈍化和涂防銹油等工藝段，圖1-2 為卷對卷式高速帶鋼鍍錫流程圖。其中電鍍件表面前處理目的是將電鍍件表面的一些有機(jī)油質(zhì)或氧化膜去除，露出高表面能的清潔表面，為電鍍工序做準(zhǔn)備。其一般包括堿洗和酸洗兩道工序，目前工廠和實(shí)驗(yàn)室大都采用的堿洗液為 NaOH、堿性磷酸鹽和硅酸鹽以及表面活性劑復(fù)配的復(fù)合溶液，可有效除去電鍍件表面的油污[57]；酸洗液基本上采用 70g/L 硫酸溶液，進(jìn)行電化學(xué)酸洗。實(shí)際生產(chǎn)中為了提高鍍速，必須在保證高電流效率的前提下，盡量提高陰極的工作電流密度。而且，在普通甲磺酸鍍錫液中，，電流密度增加，容易導(dǎo)致嚴(yán)重析氫，從而鍍液的電流效率下降，普通電鍍通常具有較低的陰極極限電流密度，從而限制了電鍍的鍍速。高速電鍍可有效解決這一問題。關(guān)于高速鍍錫體系的研究主要在于尋找合適的添加劑，使鍍液穩(wěn)定、低泡、高鍍速、高電流密度和縮短電鍍時間。日本 LeaRonal 公司的 Toben 發(fā)明了一種烷基磺酸高速鍍錫、鉛和錫鉛的新工藝（EP319997）[60]，該工藝所得的鍍層是淡灰
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ153.13

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2608509