热浸镀锡及晶花化工艺

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1、热浸镀锡及晶花化工艺[摘要]介绍了钢铁表面热浸镀锡的工艺条件，对镀锡层的晶花化处理工艺进行了研究。结果表明，钢铁试样用氯化铵和氯化锌的混合盐溶液作为助熔剂进行镀前处理，在250～300℃温度范围内进行热浸镀，能得到质量较好的锡镀层。锡镀层在250-300℃温度条件下保温热处理6～12min后，控制冷却方式和速度，并对冷却后的试样用质量分数为1％的盐酸溶液进行腐蚀，则试样表面呈现出美丽的锡晶花，扩大了金属锡在表面装饰中的应用。[关键词]热浸镀；锡；晶花；工艺1．前言锡是白色且有金属光泽的金属，具有耐变色、柔软、无毒和延展性好等特点，镀锡层具有优

2、良的抗腐蚀性、可焊性和装饰性，已经广泛应用于电子元件、滑动部件、连接器和表面装饰等领域⋯。热浸镀过程是金属基体与镀层金属之间通过互渗、化学反应、扩散等方式形成冶金结合的合金镀层。因此，镀层与基体之间有很好的结合力，与电镀和化学镀比，热浸镀的镀层较厚，其耐腐蚀性能也有较大提高。锡晶花工艺是在热浸镀锡后，经过特殊的处理工艺，使锡镀层呈现出美丽的规则花纹，富有立体感，使锡制装饰品具有艺术的效果。本工作对热浸镀锡的工艺条件及晶花化处理工艺进行了研究，以扩大镀锡制品在装饰装潢中的应用。2.试验热浸镀基体材料为40rainx40mm×2mm的45钢片，所

3、用化学试剂均为分析纯，用蒸馏水配制溶液。工艺流程：镀件-+镀前处理_热浸镀锡一晶花化处理_弱腐蚀-+水洗干燥一涂有机防护膜或钝化。3.结果及讨论3．1镀前处理镀前处理由表面加工、除油、酸洗、助熔剂处理4个部分组成。(1)表面加工指将钢片试样裁剪、表面整平、边缘毛刺清除等。(2)除油钢片在生产、存放和加工过程中，表面存有油脂，可通过有机溶剂如汽油、丙酮浸泡去除；也可通过热碱溶液或洗涤剂浸泡擦拭去除。(3)酸洗使用质量分数为10％的盐酸溶液，腐蚀性不大，并且有利于除去热加工过程中产生的氧化皮。对氯化物作为助熔剂的热浸镀工艺，更应采用盐酸处理，以减

4、少水洗和对处理浴的污染。(4)助熔剂处理助熔剂处理是镀前处理过程中非常重要的步骤，没有经过助熔剂处理要得到很好的结合几乎是不可能的嵋J。一般认为，助熔剂主要是一种表面活性剂，它使熔融金属能够润湿金属表面，并且也是一种具有化学活性的还原剂，当它覆盖液体金属浴的表面时，可以减少熔渣的形成。本试验采用氯化铵和氯化锌的混合盐溶液作为助熔剂，并采用数据正交试验选出最佳助熔剂工艺配方及工艺条件(见表1)。表1助熔剂工艺配方及工艺条件工艺参数工作范围氯化铵100～246g／L氯化锌63—154∥L铵锌比1．O一1．6pH值4—5温度60～80℃时间3—5m

5、in3．2热浸镀锡工艺(1)锡浴温度锡的熔点为231．9℃，热浸镀锡的万方数据最低温度应以钢片取出时镀液能自由流下为准。温度高，锡浴流动性好，对热浸镀有利。但温度过高时，基体与镀层间的合金层厚度增大，镀层容易产生脆裂，且锡损耗增大[3]。因此，要控制好温度以得到较适宜的表面镀层，热浸镀温度以250～300oC为宜。(2)浸入速度钢片在助熔剂处理好后并且在干透前提下，浸入锡浴的速度应尽可能地快，这样可以减少钢片的变形。(3)浸镀时间把钢片浸入到锡浴中，直至出现“沸腾”现象，即将钢片取出。如果在250—300℃内较长时间热浸镀锡时，随着时间的延长

6、，合金层与镀层厚度比例将发生变化，直到整个镀层由脆性合金层组成。(4)提升速度钢片从锡浴中提升的速度对镀层的外观及厚度均会产生较大的影响。本试验钢片的取出速度要比锡在钢片表面自由流动的速度慢，这样可以得到均匀的镀层。如果速度太快，易形成毛刺、滴瘤和流痕，严重影响镀层表面质量并使锡的消耗量增加。3．3晶花化处理热浸镀锡后的钢片冷却后有时也会产生晶花，但这样的晶花无序，缺乏装饰性。因此，需要进行“晶花化”处理，即将热浸镀锡后的钢片在电阻炉中进行保温处理，待镀锡层变为灰紫色即可停止保温，保温处理是为了让镀层进一步发生互渗、扩散和重新结晶等反应，温度

7、控制在250～300℃，时间以6～12min为宜。温度过高或加热时间太长，容易产生锡瘤；温度过低或时间太短，不宜显现锡晶花。保温处理后的锡镀层可以经过快速水冷、风冷或自然冷等方式冷却，冷却方式与晶花图案有密切关系，使用不同的冷却方式，晶花会呈现出不同形状、大小和明暗交替的花纹，生产中可以根据不同的装饰用途选择不同的冷却方式。冷却后的镀层用质量分数为1％的盐酸溶液腐蚀，待灰紫色氧化外层退去，露出具有金属光泽的“晶花”镀层即可停止(见图1)。理，以防止腐蚀。铬酸盐法是一种最常用的钝化方法，钢片在铬酸盐溶液中短时间浸渍后，可在镀层表面生成一层铬酸膜

8、，膜的颜色依薄厚由无色、黄色到金黄色，既可起到保护作用，又丰富了表面色彩。本试验优选的铬酸盐钝化液工艺配方和工艺条件（见表2）。表2钝化液工艺配方及工艺条件工艺参数