一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]錫是一種銀白色金屬，具有熔點(diǎn)低(232°C )，延展性高、易拋光等特點(diǎn)。鍍錫層對潮濕氣候，水溶性鹽溶液和弱酸均具有較好的耐腐蝕性，能與許多金屬形成合金，因此，廣泛應(yīng)用于馬口鐵、合金制造、印刷電路板、五金等行業(yè)。
[0003]常見的電鍍錫溶液分為酸性鍍錫液和堿性鍍錫液兩大類。堿性鍍錫液中錫是以四價(jià)的錫酸根離子存在的，而在酸性性鍍錫液中，錫離子以二價(jià)陽離子的形式存在。硫酸鹽鍍錫工藝由于成分簡單、原料易得、成本低廉、沉積速度快、電流效率高、對設(shè)備腐蝕小并可在室溫下進(jìn)行施鍍，而成為光亮鍍錫層的首選。在傳統(tǒng)鍍錫工藝中，無論采用酸性鍍錫體系還是堿性鍍錫體系，得到的均是光亮致密的鍍層，光亮致密的錫鍍層在作為鋰電子電池負(fù)極時(shí)容易發(fā)生粉化，從而影響電池循環(huán)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有鍍錫方法制備的均為光亮致密鍍層的問題，提供一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法。
[0005]本發(fā)明一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法為:
[0006]將鍍件堿性除油、水洗、酸洗，再水洗，干燥后得到電鍍的陰極，以單質(zhì)錫作為電鍍的陽極；電鍍的電流密度為2?5A/dm2，電鍍溫度為10?35°C，電鍍時(shí)間為3?9min，即得到層狀錫鍍層；其中鍍液包含硫酸亞錫、濃硫酸、明膠、添加劑和抗壞血酸，鍍液中硫酸亞錫的終濃度為35?45g/L，濃硫酸的終濃度為180?182g/L，明膠的終濃度為0.2?1.0g/L、添加劑的終濃度為0.2?1.6mL/L，抗壞血酸的終濃度為0.3?0.5g/L。
[0007]本發(fā)明采用電沉積的方法制備了具有層狀結(jié)構(gòu)的錫鍍層，鍍液組成簡單，電鍍工藝易于控制。本發(fā)明制備的層狀錫鍍層與光亮致密的錫鍍層相比，比表面積更大，因此能增大嵌鋰容量。且由于致密的錫鍍層在循環(huán)過程中易粉化變形，循環(huán)性能差，而層狀結(jié)構(gòu)能有效抑制充放電過程中負(fù)極的體積膨脹，因此不易形變，提高了鋰離子電池的循環(huán)性能。
【附圖說明】
[0008]圖1為實(shí)施例1制備的層狀錫鍍層的掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0009]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法為:將鍍件堿性除油、水洗、酸洗，再水洗，干燥后得到電鍍的陰極，以單質(zhì)錫作為電鍍的陽極；電鍍的電流密度為2?5A/dm2，電鍍溫度為10?35°C，電鍍時(shí)間為3?9min，即得到層狀錫鍍層；其中鍍液包含硫酸亞錫、濃硫酸、明膠、添加劑和抗壞血酸，鍍液中硫酸亞錫的終濃度為35?45g/L，濃硫酸的終濃度為180?182g/L，明膠的終濃度為0.2?1.0g/L、添加劑的終濃度為0.2?1.6mL/L，抗壞血酸的終濃度為0.3?0.5g/L。
[0010]本實(shí)施方式采用電沉積的方法制備了具有層狀結(jié)構(gòu)的錫鍍層，鍍液組成簡單，電鍍工藝易于控制。本實(shí)施方式制備的層狀錫鍍層與光亮致密的錫鍍層相比，比表面積更大，因此能增大嵌鋰容量。且由于致密的錫鍍層在循環(huán)過程中易粉化變形，循環(huán)性能差。而層狀結(jié)構(gòu)能有效抑制充放電過程中負(fù)極的體積膨脹，因此不易形變，提高了鋰離子電池的循環(huán)性能。
[0011]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:是采用質(zhì)量濃度為20% HCl的水溶液進(jìn)行酸洗。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0012]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二不同的是:所述的鍍液中硫酸亞錫的終濃度為40g/L。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0013]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是:所述的鍍液中濃硫酸的終濃度為181g/L。其它與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是:所述的鍍液中明膠的終濃度為0.6g/L。其它與【具體實(shí)施方式】一至四之一相同。
[0015]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是:所述的鍍液中添加劑的終濃度為0.8mL/L。其它與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0016]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同的是:所述的鍍液中明膠的終濃度為0.4g/L。其它與【具體實(shí)施方式】一至六之一相同。
[0017]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至七之一不同的是:所述的鍍液中明膠的終濃度為0.8g/L。其它與【具體實(shí)施方式】一至七之一相同。
[0018]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至八之一不同的是:所述的鍍液中添加劑的終濃度為1.2mL/L。其它與【具體實(shí)施方式】一至八之一相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至九之一不同的是:所述的鍍液中添加劑的終濃度為1.4mL/L。其它與【具體實(shí)施方式】一至九之一相同。
[0020]【具體實(shí)施方式】^^一:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至十之一不同的是:所述的添加劑是由芐叉丙酮、乙醇、甲醛、乙酸乙酯和二甲基甲硅烷醇按摩爾比為6:3:1:1:1的比例組成。其它與【具體實(shí)施方式】一至十之一相同。
[0021]【具體實(shí)施方式】十二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至i^一之一不同的是:鍍液中抗壞血酸的終濃度為0.4g/L。其它與【具體實(shí)施方式】一至^ 之一相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】十三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至十二之一不同的是:所述的鍍液配制方法為:將濃硫酸倒入水中稀釋，靜置，待冷卻至室溫，得到硫酸溶液；將硫酸亞錫溶于水中，加入抗壞血酸，攪拌，放入超聲波清洗機(jī)中分散，得到混合物；將混合物倒入硫酸溶液中，攪拌12h，過濾，向?yàn)V液中加入明膠和添加劑，攪拌均勻，即配制完成。其它與【具體實(shí)施方式】一至十二之一相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】十四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至十三之一不同的是:所述的陰極和陽極之間的距離為2cm。其它與【具體實(shí)施方式】一至十三之一相同。
[0024]下面的實(shí)施例將對本發(fā)明予以進(jìn)一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。
[0025]實(shí)施例1:本實(shí)施例電沉積制備層狀錫鍍層的方法為:將鍍件堿性除油、水洗、用質(zhì)量濃度為20% HCl水溶液進(jìn)行酸洗，再水洗，干燥后得到電鍍的陰極，以單質(zhì)錫作為電鍍的陽極，陰陽極之間的距離為2cm ;電鍍的電流密度為3A/dm2，電鍍溫度為10°C，電鍍時(shí)間為3min，即得到層狀錫鍍層；其中鍍液包含硫酸亞錫、濃硫酸、明膠、添加劑和抗壞血酸，鍍液中硫酸亞錫的終濃度為40g/L，濃硫酸的終濃度為181g/L，明膠的終濃度為0.6g/L、添加劑的終濃度為1.2mL/L，抗壞血酸的終濃度為0.4g/L。
[0026]本實(shí)施例制備的層狀錫鍍層的掃描電鏡照片如圖1所示，由圖1可以看出該鍍層具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)。
[0027]實(shí)施例2、本實(shí)施例電沉積制備層狀錫鍍層的方法為:將鍍件堿性除油、水洗、用質(zhì)量濃度為20% HCl水溶液進(jìn)行酸洗，再水洗，干燥后得到電鍍的陰極，以單質(zhì)錫作為電鍍的陽極，陰陽極之間的距離為2cm ;電鍍的電流密度為1.5A/dm2,電鍍溫度為20°C，電鍍時(shí)間為6min，即得到層狀錫鍍層；其中鍍液包含硫酸亞錫、濃硫酸、明膠、添加劑和抗壞血酸，鍍液中硫酸亞錫的終濃度為40g/L，濃硫酸的終濃度為181g/L，明膠的終濃度為0.4g/L、添加劑的終濃度為0.8mL/L，抗壞血酸的終濃度為0.4g/L。本實(shí)施例制備的錫鍍層有明顯的層狀結(jié)構(gòu)。
[0028]實(shí)施例3、本實(shí)施例電沉積制備層狀錫鍍層的方法為:將鍍件堿性除油、水洗、用質(zhì)量濃度為20% HCl水溶液進(jìn)行酸洗，再水洗，干燥后得到電鍍的陰極，以單質(zhì)錫作為電鍍的陽極，陰陽極之間的距離為2cm ；電鍍的電流密度為4.5A/dm2,電鍍溫度為30°C，電鍍時(shí)間為9min，即得到層狀錫鍍層；其中鍍液包含硫酸亞錫、濃硫酸、明膠、添加劑和抗壞血酸，鍍液中硫酸亞錫的終濃度為40g/L，濃硫酸的終濃度為181/L，明膠的終濃度為0.8g/L、添加劑的終濃度為1.4mL/L，抗壞血酸的終濃度為0.4g/L。本實(shí)施例制備的錫鍍層有明顯的層狀結(jié)構(gòu)。
[0029]實(shí)施例1?3中的添加劑是由芐叉丙酮、乙醇、甲醛、乙酸乙酯和二甲基甲硅烷醇按摩爾比為6:3:1:1:1的比例組成。
[0030]實(shí)施例1?3采用電沉積的方法制備了具有層狀結(jié)構(gòu)的錫鍍層，鍍液組成簡單，電鍍工藝易于控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法，其特征在于該方法為:將鍍件堿性除油、水洗、酸洗，再水洗，干燥后得到電鍍的陰極，以單質(zhì)錫作為電鍍的陽極；電鍍的電流密度為2?5A/dm2，電鍍溫度為10?35°C，電鍍時(shí)間為3?9min，即得到層狀錫鍍層；其中鍍液包含硫酸亞錫、濃硫酸、明膠、添加劑和抗壞血酸，鍍液中硫酸亞錫的終濃度為35?45g/L，濃硫酸的終濃度為180?182g/L，明膠的終濃度為0.2?1.0g/L、添加劑的終濃度為0.2?1.6mL/L，抗壞血酸的終濃度為0.3?0.5g/L。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法，其特征在于所述的鍍液中硫酸亞錫的終濃度為40g/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法，其特征在于所述的鍍液中濃硫酸的終濃度為181g/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法，其特征在于所述的鍍液中明膠的終濃度為0.6g/L。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法，其特征在于所述的鍍液中添加劑的終濃度為0.8mL/L。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法，其特征在于所述的添加劑是由芐叉丙酮、乙醇、甲醛、乙酸乙酯和二甲基甲硅烷醇按摩爾比為6:3:1:1:1的比例組成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法，其特征在于所述的鍍液中抗壞血酸的終濃度為0.4g/L。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法，其特征在于所述的鍍液配制方法為:將濃硫酸倒入水中稀釋，靜置，待冷卻至室溫，得到硫酸溶液；將硫酸亞錫溶于水中，加入抗壞血酸，攪拌，放入超聲波清洗機(jī)中分散，得到混合物；將混合物倒入硫酸溶液中，攪拌12h，過濾，向?yàn)V液中加入明膠和添加劑，攪拌均勻，即配制完成。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法，其特征在于所述的陰極和陽極之間的距離為2cm。
【專利摘要】一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法，本發(fā)明涉及一種電沉積制備層狀錫鍍層的方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有鍍錫方法制備的均為光亮致密鍍層的問題，方法為：將鍍件堿性除油、水洗、酸洗，再水洗，干燥后得到電鍍的陰極，以單質(zhì)錫作為電鍍的陽極；電鍍的電流密度為2～5A/dm2，電鍍溫度為10～35℃，電鍍時(shí)間為3～9min，即得到層狀錫鍍層，其中鍍液包含硫酸亞錫、濃硫酸、明膠、添加劑和抗壞血酸。本發(fā)明采用電沉積的方法制備了具有層狀結(jié)構(gòu)的錫鍍層，鍍液組成簡單，電鍍工藝易于控制。本發(fā)明應(yīng)用于材料制備領(lǐng)域。
【IPC分類】C25D3/30
【公開號】CN105088290
【申請?zhí)枴緾N201510599887
【發(fā)明人】楊培霞, 溫小玉, 李瑞楠, 吳李斌, 張錦秋, 安茂忠
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月18日