钢铁件化学镀锡铜合金摘要目前铜锡合金镀层主要由电镀方法获得，但电镀法存在镀层的组成和色泽随电流密度的大小变化、复杂零件色泽不均匀、镀液电流效率低、镀液大多采用剧毒氰化物、对环境污染严重等不足，应用受到了限制。
因此本文采化学镀的方法研究了采用以硫酸铜和硫酸亚锡为主盐，加入络合剂,酒石酸，锡盐稳定剂，研究了一种化学镀锡铜合金工艺。
探讨了主要成分的影响，研究了金黄色和银白色两种颜色的镀层，采用阴极极化曲线法和循环伏安曲线法来检查镀液镀层的性能。
从而制定出工艺配方，金黄色镀层为：硫酸铜：1.2g/L，硫酸锡：15g/L，酒石酸：14g/L，稳定剂：10ml/L，硫酸（98%）：10ml/L，温度：室温，时间：3~5min。
银白色镀层为：硫酸铜：0.2g/L，硫酸锡：17g/L，酒石酸：14g/L，稳定剂：8ml/L；硫酸（98%）：10ml/L；温度：室温；时间：3~5min；两种颜色的镀液得到的镀层结晶细致、光亮、附着力好；研究表明化学镀锡铜层结合力强，覆盖力高与其它镀层配套性好，是一种替代氰化镀锡铜合金的新工艺。
关键词锡铜合金；结合力；化学镀；Electroless plating of tin-copper alloy on steel and iron Abstract At present tin-copper alloy coating mainly obtains by the electroplating, but the electroplating process existence coating composition with the luster along with the current density size change, the complex components luster non-uniformity, plated the fluid current efficiency lowly, plates the fluid mostly to use the violently poisonous cyanide, to be serious and so on the insufficiency to the environmental, pollution, the application has been restricted. Therefore this literary talent chemical plating method studied has used by the cupric sulfate and the stannous sulfate primarily salt, joined the chromium mixture tartaric acid, the tin salt stabilizer, studied one chemistry to tin- copper alloy craft. From but establish the craft formulation，the Golden color coating：CuSO4：1.2g/L，SnSO4：15g/L，Tartaric acid：14g/L，Stabilize：10ml/L，H2SO4（98%）：10ml/L，Temperature：room temperature，Time：3~5min。
the silvery white plating: CuSO4：0.2g/L，SnSO4：17g/L，Tartaric acid：14g/L，Stabilize：10ml/L，H2SO4（98%）：10ml/L，Temperature：room temperature，Time：3~5min。
Has discussed the principal constituent influence, has studied golden yellow and silver-white color two kind of colors coating, and inspected has plated fluid coating the performance. The research indicated chemistry tin- copper copper level binding force, the cover strength is high good with other coating necessary, is one kind of substitution cyaniding copper-tin alloy the new craft.Key words tin copper alloy; Binding force; Electroless plating;0 前言目前铜锡合金镀层主要由电镀方法获得，所形成的镀层随锡含量的不同而呈现红色、金黄色、淡黄色及银白色，镀层耐蚀性良好，可以与同厚度的镍层媲美，因而在防护—装饰性镀层中有一定的作用。
但电镀法存在镀层的组成和色泽随电流密度的大小变化、复杂零件色泽不均匀、镀液电流效率低、镀液大多采用剧毒氰化物、对环境污染严重等不足，应用受到了限制。
为避免使用氰化物，人们从无氰电镀和化学镀铜锡合金方面进行了研究，先后开发了焦磷酸盐—酒石酸盐电镀铜锡合金、酒石酸(柠檬酸)—锡酸盐电镀铜锡合金。
但镀层光泽欠佳，且钢铁件直接电镀，镀层结合力不能满足要求。
为此人们开始尝试浸镀Cu-Sn合金方法，取得了较成功的经验[1-2]。
浸镀，即置换镀或接触镀，是一种无需外界电流或还原剂，而是利用两种金属的电位差产生的电动势驱动的置换反应。
它具有设备少、效率高、成本低、操作简单、镀层色调一致等优点，尤其适用于管状、深孔等复杂零件的施镀[3-4]。
通常置换反应因其速度太快，形成的镀层大都为粗糙疏松、多孔和结合力不良的镀层。
在电镀时被枧为有害反应，人们想尽方法去克服或避免它。
如在铜上镀银时需先对铜进行汞齐化或用高氰化物预镀银；钢铁件或锌压铸件在电镀酸性光亮铜前需先预镀氰化铜，防止置换反应的发生；或者研制无置换反应的钢铁件直接HEDP镀铜及铜件直接采用丁二酰亚胺镀银工艺等。
然而，如果人们能很好控制置换反应的速度，那就可变害为利．直接获得光亮细致且结合力优良的浸镀层[5-7]。
1 实验材料与仪器1.1 实验材料硫酸铜（工业级）；硫酸亚锡（化学纯）；酒石酸(分析纯)；锡盐稳定剂；硫酸（分析纯）；铁片；导线；饱和甘汞电极；铂片电极；砂纸。
1.2 实验仪器电镀槽；电子天平（湘仪电子天平厂）；烘箱（长沙仪器仪表厂）；ZDA-20A/12V 硅整流器（浙江省绍兴市承天电器厂）；CHI660B型电化学工作站；2 实验研究部分2.1 钢铁件化学镀锡铜合金的原理据资料报导[8-10]在一种同时含有Cu2+、Sn2+离子的溶液中,Fe与Cu2+、Sn2+能否同时产生置换反应呢?这可以从金属的电极电位和反应的电动势来判断。
将一片处理好的试片放入含有Cu2+和Sn2+的溶液中时，将发生的反应如下：Cu2+ + Fe→Cu + Fe2+ E = + 0.778 VSn2+ + Fe→Sn + Fe2+ E = + 0.304 V以上两个反应的电动势均大于+ 0.2 V，这说明在铁上可以自发的进行Cu2+与Sn2+的还原反应。
反应（1）的电动势大于（2），表明置换铜比置换锡更为容易。
为了控制置换铜的反应，使其得到不同锡的质量分数的合金镀层，因此在溶液中必须加入一种络合剂。
2.2工艺流程试样（钢铁片）→化学除油→热水洗→流水洗→酸洗除锈→两次水洗→电解除油→热水洗→流水洗→化学抛光→水洗→弱浸蚀（1：1盐酸）→水洗→浸镀Cu-Sn合金→两次水洗→钝化→两次流水洗→去离子水洗→烘干→检验→成品。
2.2.1化学除油工艺具体配方及条件如下：NaOH 50~100g/LNa2CO320~40g/LNa3PO4·12H2O 30~40g/LNa2SiO3 50~15g/L温度（℃）80 ~ 85℃时间（t ） 5 ~ 7min2.2.2 电解除油工艺具体配方及条件如下：NaOH 10~30g/LNa2CO3 20~40g/LNa3PO4·12H2O 30~40g/LNa2SiO3 30~50g/L温度（℃）80℃电流密度（A/dm3）10A/dm3阴极除油时间（t ）1min阳极除油时间（t ）0.2~0.5min2.2.3酸洗除锈工艺具体配方及条件如下：H2SO4（d=1.84）200mL/LHCl（d=1.19）480mL/L温度（℃）室温时间（t ）10min2.2.4抛光处理工艺经过筛选本工艺采用的化学抛光工艺如下：HNO3（65%）100 mL/LH2SO4（98%）300mL/LH3PO4（85%）600mL/L铬酐（CrO3）5~10g/L温度（℃）120~140℃时间（t ）<10min2.2.5弱浸蚀工艺具体配方及条件如下：HCl （d=1.19）1：1温度（℃）室温时间（t ）0.5~2min2.2.6镀后处理工艺锡铜合金镀层虽然化学稳定性较高，但若长期放置在空气或潮湿的环境中，表面颜色仍会逐渐变暗发黑。
镀后镀层需要进行钝化处理。
在表面生成一层钝化膜，可以防止镀层表面发暗。
虽然膜薄，但却能对膜层起很好的保护和装饰作用。
2.3性能检测参照相应的国家标准及实验研究的需要，对试样的外观、附着力、耐酸腐蚀性以及极化曲线等性能进行综合考察，以确定其工艺特点。
2.3.1 锡铜合金镀层的外观通过目测，对形成锡铜合金镀层的颜色、光泽及均匀程度进行评价。
2.3.2镀层的结合力的检测对镀层采用弯曲试验将试片镀膜向外表面弯曲成直角直至折断，看试片上有没有出现剥离或裂纹现象。
将浸镀铜锡合金试片在光亮镀镍液中电镀3 min，然后镀层采用弯曲试验将试片镀膜向外表面弯曲成直角直至折断，看试片上有没有出现剥离或裂纹现象。
2.3.3 镀液覆盖能力检测采用内径ΦlO mm×100 mm的塑料管，内插宽度10 mm、长度100 mm钢片测定。
以“钢片有镀层长度／钢片长度×100％”计算镀液的覆盖能力。
2.3.4 锡铜合金镀层的极化曲线测量采用CHI660B型电化学工作站，对未浸镀的钢铁试样、镀有金黄色镀层的试样和镀有银白色镀层的试样进行极化曲线测试，测试溶液为5%NaCl溶液，测试工作电极用蜡封装，仅露出l0mm×l0mm面积的表面，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂片电极。