[發(fā)明專利]用于錫及錫合金的改進(jìn)的助熔劑方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310081762.4
• 申請(qǐng)日: 2013-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN103215623A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·R·萊維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅門哈斯電子材料有限公司
• 主分類號(hào): C25D3/30
• 分類號(hào): C25D3/30
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 胡嘉倩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于錫及錫合金的改進(jìn)的助熔劑(flux)方法，其中助熔劑組合物包括具有一個(gè)或多個(gè)磺酸基團(tuán)的有機(jī)化合物其鹽或酸酐和無(wú)機(jī)酸。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于錫及錫合金的改進(jìn)的助熔劑方法，其中助熔劑組合物包括具有一個(gè)或多個(gè)磺酸基團(tuán)的有機(jī)化合物其鹽或酸酐和無(wú)機(jī)酸，并被以每單位面積均等的量用于錫或錫合金，從而防止錫及錫合金氧化，改善表面性質(zhì)。

背景技術(shù)

在世界各地的鋼廠中，含鐵基材(例如帶鋼)可在大型連續(xù)電鍍?cè)O(shè)備中電鍍錫。在這種設(shè)備中，大卷的鋼板在設(shè)備的一端展開，繼續(xù)經(jīng)過(guò)清潔和酸洗站，隨后通過(guò)多個(gè)錫電鍍站，在鋼材的表面生產(chǎn)得到錫沉積層。鍍好的錫涂層展現(xiàn)出特有的光滑的粗糙表面。

該生產(chǎn)線的下一部分被不同地稱為“流動(dòng)熔融(flow-melting)”、“流動(dòng)增亮(flow-brightening)”或“軟熔(reflow)”部分。該軟熔作業(yè)用于使粗糙的沉積層轉(zhuǎn)變?yōu)槊髁练垂鈷伖獾牡湫湾a板，并在錫涂層和鋼基體之間的界面處形成一個(gè)薄的鐵-錫化合物層，從而改善耐腐蝕性。該作業(yè)包括將錫涂層的溫度升高至錫熔點(diǎn)以上，隨后立即淬火的步驟，從而給予并達(dá)到所需的沉積層性能。

在軟熔作業(yè)中，粗糙的錫板沖洗后，鋼板繼續(xù)經(jīng)過(guò)助熔站。在本文中術(shù)語(yǔ)“助熔劑”是指輔助、促使或積極參與熔化或流動(dòng)的物質(zhì)。助熔劑使用后被干燥，并且軟熔站自身使鋼材的溫度升高至錫的熔點(diǎn)以上。然后將鋼材在水中快速淬火，得到具有鏡面拋光的錫表面。軟熔后，鋼材繼續(xù)經(jīng)過(guò)其他處理站，例如鈍化、涂油和在設(shè)備的末端重卷或切段。

如果上述步驟被很好地實(shí)施，可得到?jīng)]有瑕疵或沒(méi)有間斷的均勻鏡面拋光表面，否則錫板表面形成會(huì)錫氧化物或氫氧化物以及“木紋”。木紋是常見(jiàn)的可觀察到的缺陷，當(dāng)生產(chǎn)輕錫涂層重量(light?tin?coating?weights)時(shí)，木紋在傳送軟熔錫板(conduction?reflowed?tinplate)中生成，在其表面中產(chǎn)生類似于磨光木材的非均勻外觀。在軟熔過(guò)程中，錫氧化物和氫氧化物的形成可能導(dǎo)致在錫拋光中的缺陷。在錫表面上觀察到的該缺陷為白色混濁(haze)。另一常見(jiàn)缺陷是藍(lán)色混濁，其由于助熔化合物的過(guò)量使用或過(guò)量的殘留電鍍酸導(dǎo)致的錫板酸蝕刻產(chǎn)生。很多理想的錫電解質(zhì)包括酸，例如苯酚磺酸、硫酸、氟硼酸鹽和烷基磺酸。當(dāng)使用助熔劑前不充分的沖洗導(dǎo)致過(guò)量的電鍍酸或助熔化合物殘留在帶材上時(shí)，將產(chǎn)生藍(lán)色混濁或過(guò)量蝕刻的效果。其電解質(zhì)基于苯酚磺酸(PSA)的錫電鍍生產(chǎn)線不具有分離的助熔劑槽，相反，由于低的電鍍后沖洗效率，在錫板表面留有一定量的殘余PSA足以起到助熔劑的作用。

然而，由于將PSA代替為更佳的環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的錫電鍍電解質(zhì)——甲烷磺酸(MSA)的總體趨勢(shì)，通常發(fā)現(xiàn)前PSA錫電鍍生產(chǎn)線具有一個(gè)沖洗槽的不足之處，這是因?yàn)榍癙SA錫電鍍生產(chǎn)線不得不損失其中一個(gè)沖洗槽，將其轉(zhuǎn)化為MSA作業(yè)所需要的助熔劑槽。電鍍后不充分的沖洗導(dǎo)致助熔劑溶液的過(guò)多污染并且更容易出現(xiàn)軟熔缺陷，例如混濁，過(guò)度蝕刻和木紋。因此，目前需要一種改進(jìn)的助熔劑的方法，所述方法能抑制錫氧化物和氫氧化物的形成、酸蝕刻以及木紋的形成。

發(fā)明內(nèi)容

本方法包括提供包括錫或錫合金的導(dǎo)電基體，向錫或錫合金上以體積面積比(area?volume)0.5-10ml/m²施涂助熔劑組合物，該助熔劑組合物包括0.1-20g/L的一種或多種具有一個(gè)或多個(gè)磺酸基團(tuán)的有機(jī)化合物其鹽或酸酐和0.1-10g/L的一種或多種無(wú)機(jī)酸；以及使所述錫或錫合金上的助熔劑組合物均勻化。該方法抑制了錫或錫合金上的錫氧化物和氫氧化物，抑制了酸蝕刻，并減少或防止了木紋的形成。

發(fā)明詳述

在整個(gè)說(shuō)明書中，除非文中清楚的指出其他含義，下述簡(jiǎn)寫具有如下含義：℃＝攝氏度；mol＝摩爾；g＝克；ppm＝百萬(wàn)分之一份；L＝升；ml＝毫升；m＝米；cm＝厘米；dm＝分米；mm＝毫米；μm＝微米；A＝安培；ASD＝安培/分米²；達(dá)因＝1×10^-5N；N＝牛頓；以及wt％＝重量百分比。在整個(gè)說(shuō)明書中術(shù)語(yǔ)“沉積”和“電鍍”互換使用。“鹵化物”指氟化物、氯化物、溴化物和碘化物。“烷基”指直鏈、支鏈和環(huán)狀的烷基。術(shù)語(yǔ)“均勻化”意思為使均勻。除非另外注明，所有百分比按照重量計(jì)算。所有數(shù)值范圍是包括在內(nèi)的，并且可按任何順序組合，除非在邏輯上這些數(shù)值范圍受到加和最高100％的限制。