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,具有熔點低(232°C ),延展性高、易拋光等特點。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的錫酸根離子存在的,而在酸性性鍍錫液中,錫離子以二價陽離子的形式存在。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極時容易發(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為實施例1制備的層狀錫鍍層的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0009]【具體實施方式】一:本實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]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:是采用質(zhì)量濃度為20% HCl的水溶液進行酸洗。其它與【具體實施方式】一相同。
[0012]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一或二相同。
[0013]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一至三之一相同。
[0014]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一至四之一相同。
[0015]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一至五之一相同。
[0016]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一至六之一相同。
[0017]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一至七之一相同。
[0018]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一至八之一相同。
[0019]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一至九之一相同。
[0020]【具體實施方式】^^一:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一至十之一相同。
[0021]【具體實施方式】十二:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一至^ 之一相同。
[0022]【具體實施方式】十三:本實施方式與【具體實施方式】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,向濾液中加入明膠和添加劑,攪拌均勻,即配制完成。其它與【具體實施方式】一至十二之一相同。
[0023]【具體實施方式】十四:本實施方式與【具體實施方式】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【具體實施方式】一至十三之一相同。
[0024]下面的實施例將對本發(fā)明予以進一步的說明,但并不因此而限制本發(fā)明。
[0025]實施例1:本實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]實施例2、本實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。本實施例制備的錫鍍層有明顯的層狀結(jié)構(gòu)。
[0028]實施例3、本實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。本實施例制備的錫鍍層有明顯的層狀結(jié)構(gòu)。
[0029]實施例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】
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,向濾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