[发明专利]一种铜合金热浸镀锡复合助镀剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜合金热浸镀锡复合助镀剂及其制备方法，具体地说是一种针对表面钝化处理后铜合金板带的热浸镀锡助镀剂，属于热浸镀技术领域范畴。

背景技术

镀锡铜带在电子电器元件、太阳能光电设备以及屏蔽罩等领域具有广泛的应用。铜合金板带表面镀锡能够提高铜带的焊接性能，同时防止铜带直接接触空气发生腐蚀氧化，提高产品质量稳定性，保障设备安全长久运行。工业生产中，为了避免铜合金板带长时间在大气中储存发生氧化变色，往往对铜带表面进行钝化处理。目前生产上使用最为广泛的钝化剂为BTA(苯并三氮唑)，它能与铜材表面的氧化膜或者基体铜离子发生反应，生成Cu-BTA膜层，并构成Cu/Cu₂O/Cu-BTA多层膜结构，起到保护铜带材的作用。

铜带表面镀锡层厚度及厚度均匀性直接影响铜带可焊性与抗氧化腐蚀能力。为了获得具有均匀厚度的镀锡层，铜带在热浸镀锡之前，需要浸渍助镀剂。助镀剂的主要作用是进一步清除铜板带上残留的Cu-BTA膜层，让熔融锡液直接接触纯净的铜带，提高了熔融锡液与铜带表面的润湿性，改善铜带表面的焊锡性，使铜带表面获得均匀的镀锡层。

传统的热镀锡助镀剂主要包括两大类：氯化锌-氯化铵-盐酸等无机类以及有机酸-有机铵盐等有机类。由于铜带高速通过熔融锡液(根据铜带厚度及镀锡层厚度的不同，热浸镀速度常在20～60m/min范围内)，带材在镀锡炉中停留时间较短，但对于经过BTA钝化后的铜合金板带，表面形成了Cu-BTA多重膜层结构，传统助镀剂无法彻底有效地清除铜带表面的钝化膜，使得铜带表面的局部区域对熔融锡液的浸润能力有限，最终导致镀锡层厚度不均匀，从而影响镀锡铜带质量的稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对现有镀锡层厚度不均匀等问题而提供的一种能够有效清除铜带表面氧化膜、提高镀锡质量的新型复合助镀剂及其配制方法。

本发明在传统助镀工艺的基础上，添加非离子表面活性剂有效地清除BTA钝化膜，同时利用稀土氯化物的改性作用，改善了熔融锡液与铜带表面的润湿性，为镀锡铜带的防腐蚀、抗氧化以及可焊性提供有力保证。

一种铜合金板带热浸镀锡复合助镀剂，其原料构成及质量分数配比如下：

无机盐：10～20wt.％；

有机酸：5～15wt.％；

非离子表面活性剂：0.5～3wt.％；

稀土氯化物：1～5wt.％；

溶剂：余量。

其中，所述的无机盐包括氯化锌、氯化钾和氯化铵中的一种或多种；

所述的有机酸为水杨酸、硬脂酸、乳酸、苹果酸和柠檬酸中的一种或多种；

所述的非离子表面活性剂为高碳脂肪醇聚氧乙烯醚或/和脂肪醇聚氧乙烯脂；

所述的稀土氯化物为氯化钆、氯化钪和氯化钕中的一种或多种；

所述的溶剂为去离子水或乙醇。

本发明上述铜合金板带热浸镀锡复合助镀剂的制备方法，包括如下步骤：在占总溶剂重量为1/3的溶剂中，依次加入无机盐、有机酸、非离子表面活性剂以及稀土化合物，均匀混合，然后加入剩余的溶剂，得到热镀锡复合助镀剂。

本发明配制的复合助镀剂的各个组分能够协同发挥各自的作用。

无机盐主要与水溶液反应生成络合酸，进一步溶解金属氧化物；有机酸主要依靠羧基与氧化物发生化学反应，达到去除氧化膜的效果；非离子表面活性剂主要利用其较多的亲水基支链，深入到Cu-BTA与铜基体表面黏附的缝隙中，将Cu-BTA氧化膜层包裹，并依靠表面活性剂较强的分散能力，使氧化膜被清除；稀土氯化物在复合助镀剂中主要起改性的作用，增加铜带表面活性，提高了熔融锡液与铜带表面的润湿性。

本发明所采用的助镀剂配制方法能够发挥各组元的作用，高效去除铜带表面氧化物以及Cu-BTA钝化膜，同时利用稀土元素的高活性与吸附性，显著降低铜带表面张力，有效提高熔融锡液与铜带表面的润湿性，从而使得铜带经过镀锡后便能获得较为均匀致密的镀锡层，提高了镀锡铜带的质量稳定性。

附图说明

图1是样板测量点示意图。

具体实施方式

本发明用于铜板带热浸镀锡复合助镀剂的配制方法，包括如下步骤：

a.在助镀槽中添加1/3重量的溶剂；

b.将10～20wt.％的无机盐溶于溶剂中，搅拌均匀；

c.于溶剂中缓慢加入5～15wt.％的有机酸，搅拌均匀；