[发明专利]电镀锡－锌合金的水溶液

说明书

本发明涉及电镀锡-锌合金的水溶液，特别是从用简单的电镀浴监控的无氰酸根的锡(Ⅱ)-锌(Ⅱ)溶液电镀锡-锌合金的电镀浴。

用电镀锡-锌合金涂层的产品的特征是优良的耐腐蚀性。特别是对液压流体和水溶性盐溶液的耐腐蚀性使得按照这种方式生产的涂层产品有利地用于汽车工业。由于其耐腐蚀性和优良的可焊性，用锡-锌合金涂层的产品也用于无线电、电子和建筑工业。

过去普遍使用的电镀浴含有氧化态为+Ⅳ的锡和氰酸根离子。但这种电镀浴的缺点在于在沉积锡(Ⅳ)离子时所必需输入的能量高于锡(Ⅱ)。此外，需要面对复杂的电镀浴监控，即在优选也由锡-锌合金组成的阳极溶解时，锡(Ⅳ)的形成必须借助通过极化作用的膜形成。而且，沉积的锡-锌合金的厚度和组成与电流密度和基板的几何形状有关。另外，氰酸根离子的毒性使得工业应用更加困难。

氰酸根的毒性的问题，在USP-5,378,346中通过使用碱金属酒石酸盐代替氰酸根离子作为配合剂而得到解决。但是，由于使用锡(Ⅳ)离子所导致的问题并没有得到解决。

根据EP0663460，一种已知的电镀浴可以从二价锡阶段沉积锡，使得必须输入的能量降低。锡-锌合金沉积的速率和组成对电流密度的依赖性也减少。但是在该参考文献中建议的两性表面活性剂导致对电镀浴的监测仍是关键，并且为了防止变黑和缺陷的沉积，必须极其精确地调节和监控电镀浴。

因此，本发明的目的是提供一种沉积锡-锌合金的电镀浴，其不含有氰酸根，由于从含有锡(Ⅱ)离子溶液沉积锡，而在电镀过程中减少了能耗，并且可以在宽范围内自由地选择参数和不会产生缺陷和变色的沉积而使电镀浴的监控不成为关键。

本发明的上述目的通过一种水溶液得以实现，其中该溶液除了锡(Ⅱ)和锌(Ⅱ)外，还含有脂肪羧酸和/或其碱金属作为配合剂，以及阴离子和非离子化的表面活性剂作为晶粒细化剂。

在优选的实施方式中，本发明的水溶液也含有芳香醛和/或芳香酮作为光亮剂。在优选的情况下，分别使用下列通式(Ⅰ)和(Ⅱ)分别表示的醛或酮：

               AR-R-CO-R’    (Ⅰ)其中，AR=苯基、萘基；R=CH₂,CH=CH和R’=H,C_1-3烷基。其中X=H,CH₃,OCH₃,Cl,Br。

通式(Ⅱ)特别优选的化合物是邻氯苯甲醛。

所述溶液的PH值优选为2-8，特别优选为3-5。

锡(Ⅱ)和锌(Ⅱ)离子优选以氯化物，硫酸盐或烷基磺酸盐的形式使用。

也可以选择性地额外使用一种或多种相应的阴离子的导电盐。优选NH₄Cl和/或NH₄(CH₃SO₃)。

本发明的水溶液的中的脂肪羧酸优选使用羟基羧酸和氨基酸；特别优选柠檬酸或其碱金属盐。

本发明的非离子化的表面活性剂优选使用具有通式(Ⅲ)的化合物：

                R-O-(C₂H₄O)_nH       (Ⅲ)其中R=烷基、芳基、烷芳基，n=1-100。更优选n为6-15，芳基中的总碳数为8-20。

除这些非离子化的表面活性剂外，硫醚或通式(Ⅳ)和(Ⅴ)的胺也可以用作非离子化的表面活性剂。

                 R’-S-(CH₂H₄O)_nH   (Ⅳ)

                 R”-N[(C₂H₄O)_nH]₂  (Ⅴ)其中，R’=C_1-3烷基或-(C₂H₄O)_nH,R”=C_5-20烷基，n=1-100。特别优选n=6-15。更优选的是n=8-12的H(C₂H₄O)_n-S-H(C₂H₄O)_nH和n=15-25的C₁₂H₂₅-N[(C₂H₄)O_nH]₂。