[发明专利]用于锡及锡合金的改进的助熔剂方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锡及锡合金的改进的助熔剂(flux)方法，其中助熔剂组合物包括具有一个或多个磺酸基团的有机化合物其盐或酸酐和无机酸。更具体地，本发明涉及一种用于锡及锡合金的改进的助熔剂方法，其中助熔剂组合物包括具有一个或多个磺酸基团的有机化合物其盐或酸酐和无机酸，并被以每单位面积均等的量用于锡或锡合金，从而防止锡及锡合金氧化，改善表面性质。

背景技术

在世界各地的钢厂中，含铁基材(例如带钢)可在大型连续电镀设备中电镀锡。在这种设备中，大卷的钢板在设备的一端展开，继续经过清洁和酸洗站，随后通过多个锡电镀站，在钢材的表面生产得到锡沉积层。镀好的锡涂层展现出特有的光滑的粗糙表面。

该生产线的下一部分被不同地称为“流动熔融(flow-melting)”、“流动增亮(flow-brightening)”或“软熔(reflow)”部分。该软熔作业用于使粗糙的沉积层转变为明亮反光抛光的典型锡板，并在锡涂层和钢基体之间的界面处形成一个薄的铁-锡化合物层，从而改善耐腐蚀性。该作业包括将锡涂层的温度升高至锡熔点以上，随后立即淬火的步骤，从而给予并达到所需的沉积层性能。

在软熔作业中，粗糙的锡板冲洗后，钢板继续经过助熔站。在本文中术语“助熔剂”是指辅助、促使或积极参与熔化或流动的物质。助熔剂使用后被干燥，并且软熔站自身使钢材的温度升高至锡的熔点以上。然后将钢材在水中快速淬火，得到具有镜面抛光的锡表面。软熔后，钢材继续经过其他处理站，例如钝化、涂油和在设备的末端重卷或切段。

如果上述步骤被很好地实施，可得到没有瑕疵或没有间断的均匀镜面抛光表面，否则锡板表面形成会锡氧化物或氢氧化物以及“木纹”。木纹是常见的可观察到的缺陷，当生产轻锡涂层重量(light tin coating weights)时，木纹在传送软熔锡板(conduction reflowed tinplate)中生成，在其表面中产生类似于磨光木材的非均匀外观。在软熔过程中，锡氧化物和氢氧化物的形成可能导致在锡抛光中的缺陷。在锡表面上观察到的该缺陷为白色混浊(haze)。另一常见缺陷是蓝色混浊，其由于助熔化合物的过量使用或过量的残留电镀酸导致的锡板酸蚀刻产生。很多理想的锡电解质包括酸，例如苯酚磺酸、硫酸、氟硼酸盐和烷基磺酸。当使用助熔剂前不充分的冲洗导致过量的电镀酸或助熔化合物残留在带材上时，将产生蓝色混浊或过量蚀刻的效果。其电解质基于苯酚磺酸(PSA)的锡电镀生产线不具有分离的助熔剂槽，相反，由于低的电镀后冲洗效率，在锡板表面留有一定量的残余PSA足以起到助熔剂的作用。

然而，由于将PSA代替为更佳的环境可持续发展的锡电镀电解质——甲烷磺酸(MSA)的总体趋势，通常发现前PSA锡电镀生产线具有一个冲洗槽的不足之处，这是因为前PSA锡电镀生产线不得不损失其中一个冲洗槽，将其转化为MSA作业所需要的助熔剂槽。电镀后不充分的冲洗导致助熔剂溶液的过多污染并且更容易出现软熔缺陷，例如混浊，过度蚀刻和木纹。因此，目前需要一种改进的助熔剂的方法，所述方法能抑制锡氧化物和氢氧化物的形成、酸蚀刻以及木纹的形成。

发明内容

本方法包括提供包括锡或锡合金的导电基体，向锡或锡合金上以体积面积比(area volume)0.5-10ml/m²施涂助熔剂组合物，该助熔剂组合物包括0.1-20g/L的一种或多种具有一个或多个磺酸基团的有机化合物其盐或酸酐和0.1-10g/L的一种或多种无机酸；以及使所述锡或锡合金上的助熔剂组合物均匀化。该方法抑制了锡或锡合金上的锡氧化物和氢氧化物，抑制了酸蚀刻，并减少或防止了木纹的形成。

发明详述

在整个说明书中，除非文中清楚的指出其他含义，下述简写具有如下含义：℃＝摄氏度；mol＝摩尔；g＝克；ppm＝百万分之一份；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；达因＝1×10^-5N；N＝牛顿；以及wt％＝重量百分比。在整个说明书中术语“沉积”和“电镀”互换使用。“卤化物”指氟化物、氯化物、溴化物和碘化物。“烷基”指直链、支链和环状的烷基。术语“均匀化”意思为使均匀。除非另外注明，所有百分比按照重量计算。所有数值范围是包括在内的，并且可按任何顺序组合，除非在逻辑上这些数值范围受到加和最高100％的限制。