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1、工件碱性镀锡后焊接性差的原因分析导弹、子弹及引信产品电路部件中，接电片 / 柱、铆钉、接线柱等小零件镀锡非常常见， 这些镀锡零件除应具备良好的导电性外， 还 应有优异的焊接性。但近几年，笔者所在单位多次得到客户反馈，镀锡零件存在不挂锡、焊接性较差的现象。经统计，承担的镀锡零件有 200 余种，曾出现焊接性差的零件有10 种，占5%，问题相当严重。因此立即开展了工件碱性镀锡后焊接性差的原因分析。1 工艺流程镀前处理一镀铜(CuCN 15 35 g/L,NaCN 20 45 g/L) 一水洗2 道一S化(HCl 60 100 g/L)水洗2 道一碱性镀 锡(Na2SnO3 3H2O 20 30 g
2、/L , NaOH 10 16 g/L)一热水 洗(60 100 C)冷水洗一硫酸中和 (H2SO4 40 60 g/L)纯水洗2 道一吹干、烘干一包装。钢件镀锡按上述流程进行， 铜及铜合金零件镀锡不需进行镀铜和 活化。2 原因分析从人、机、料、法、环、测六方面对焊接性问题进行详细分析。(1) 人员方面。操作过程中，操作人员没有严格按照工艺要求执行，可能会影响镀锡层焊接性，主要表现为操作人员为省时、省力，碱性镀锡完毕后，不进行硫酸中和工序，使零件表面残留镀液，造成镀锡层污染，影响镀锡层焊接性。(2) 材料方面。所用化工材料纯度不高时，杂质与锡共沉积，造成镀锡层杂质含量过高，也会影响镀锡层的焊接
3、性。(3) 工艺方面。对统计的 10 种问题零件进行整理后，发现焊接性差的零 件材料均为 H62(Cu 60.5% 63.5%， Zn 余量) 和HPb59-1(Cu 60.5% 63.5%， Pb0.8% 1.9%， Zn 余量 ) ，其他材料 ( 包括紫铜和钢 ) 的零件没有焊接性差的现象。 从 工艺流程看，铜与铜合金零件的工艺流程完全相同， 前处理后直接镀锡， 而钢件镀锡前需镀厚度为2 wm以上的紫铜，并且镀锡层厚度因零件不同而各异， 因此 当零件材料为 H62 和 HPb59-1 时， 中间层和镀锡层厚度均可能影响镀锡层的焊接性。(4) 环境方面。零件电镀完毕并非马上进行装配，因此贮存
4、环境和时间也可能使焊接性降低。(5) 设备和测量方面。生产过程中用到的设备、仪器仪表均鉴定合格，在有效期内，对焊接性不会造成影响，焊接性与测量之间的关系也不大。因此， 焊接性的影响因素主要有： 中间镀层， 镀锡层厚度， 中和，化工材料品质，以及贮存环境和时间。针对上述5 种原因，通过实验使问题再现，以准确寻找原因。3 实验过程3.1 实验内容根据原因分析，将实验内容确定为六方面：中间镀层、镀锡层厚度、 中和、 化工材料品质、 长贮性及最后的焊接性验证。 选用 H62 为研究对象。3.1.1 考察有无中间镀层的影响从原因分析里不难看出， 铜和钢件镀锡后， 锡层与紫铜直接接触，而铜合金零件镀锡后，
5、锡镀层直接与铜合金接触。因此，针对铜合金零件材料， 在镀锡前增加铜镀层， 并与实际生产过程中无中间镀层时的情况进行对比，考察中间镀层对焊接性的影响。3.1.2 考察镀锡层厚度的影响根据图纸和标准要求，镀锡零件的锡层厚度一般控制在2 5 wm范围内，试验时选取镀层厚度的上限和下限进行对比，考察镀锡层厚度对焊接性的影响。3.1.3 考察中和的影响在其他参数和方法均相同的情况下，将零件分成2 组，一组严格按照工艺流程进行中和工序， 另一组特意省去中和工序， 两者进行对比，考察中和工序对焊接性的影响。3.1. 4 考察化工材料品质的影响工艺中用到的化工材料主要有锡酸钠、 氢氧化钠及阳极锡锭， 均有原厂
6、合格证，并经过入厂验收，符合电镀级使用标准；但阳极锡锭必须进行二次加工，浇铸成锡条后不再理化分析，直接投入生产。因此，对生产使用的两批锡条进行取样分析。3.1.5考察贮存时间的影响主要考察不同工艺状态下，贮存时间对焊接性的影响。3.1.6焊接性验证通过分析， 找出影响镀锡层焊接性的因素， 再在不同条件下制成实物，最后通过问题再现方式，验证理论分析结果的正确性，得出影 响因素中的主要因素、次要因素及无关因素。3.2实验方法3.2.1方案设计考虑到各因素之间的关联性，将分析出的4种影响因素设计成16种试验方案（化工材料品质除外），具体见图1。（b V ? W 2-0 pm X稀静酸中和，瞬接工犷：
7、 ;：，汉 工上工二二；二：镀铜25呵+被督心 镶幽5.0阳 心 不进行中第1上_ 储存3个月后焊接图1工件镀锡后焊接性差的原因分析试验方案Figure 1 Experiment scheme for cause analysis on poorweldability of tin-plated workpiece3. 2.2方案编码为消除主观因素干扰，在焊接性验证实验之前，先对 16种方 案进行编码，具体见表1。表1镀锡工件焊接实验方案编码Table 1 Coding of welding experiment schemes for tin-plated workpiece中间镀层_镀锡2
8、.0囚】中和不中和贮存贮存3n 不贮存贮存3月无镀铜2.5 pm11112111111211212112212111222122镀锡5,0 um中间镀层中和不中和不贮存贮存3月 不贮存贮喝为目愉无镀铜2.5 pm1211221112121221221222211期附2坦步融3. 2.3焊接性验证实验1：聘请高级焊工进行手工导线焊接性试验，见图 2图2手三算器再逋京滓Figure 2 Manually welded vvii e sampl&v实验 2:按照GB/T 16745- 1997金属覆盖层产品钎焊性的标准试验方法进行焊接性试验，装置见图 3Figure 3 Apparatus for
9、soklerabilny3. 3数据分析理化分析结果表明，锡锭经二次加工后所得锡条的锡含量分别为 95方口 98%远低于GB/T 2056- 2005电镀用铜、锌、镉、银、 锡阳极板的要求（Sn2中锡含量不低于 99.8%, Sn3中锡含量不 低于 99.5%）。因此，现场使用的两批锡条不符合标准要求，电镀锡层中夹杂了较多异金属杂质。将2种不同的焊接试验结果进行汇总、分析，并评选出优、差。 95姒上试验面的焊料覆盖层附着牢固、光亮、平滑、均匀为优，反 之为差。具体结果见表2。表2焊接实验结果Table 2 Results of welding expenment实验1实验Z优差优差1 1 11
10、 1 112112121121122122111121121221222122122222221 1 11 1 1I 2112121121122122121121121221222122 I2!恻222222对表2的实验情况进行统计、整理、分析，见表 3、和图4（图中的优、差是2组不同焊接性实验结果之和）。表3焊接实验结果统计Table 3 Statistics of welding expei iment results方案实验1实验2优差 优 差中间镀层颦1层镀铜2.5 gm17086253锡层厚度梵：产镀锡5.0 pm26175344中和 硫酸中和不中和44263535时方贮存3个月 贮
11、存时间.贮存24 h442 BKK353 UHKifm15无极洞层镀铜25叫1】中间镀层(a) Intennedlate layer1512963ID108中和0!0银阳2 0*80律另5.0曲m(b)硫酸中和(b) Neutralization with sulfuric add不隹贮长贮34(d)贮存时间(d) Storage time(c)锡层厚度(c) Thickness ol Un coating图J不同因素对锡层焊接性的影响.amTable 4 Effects of di fir rent factors on weldability o coating4 结语(1) 锡条阳极不符
12、合标准要求是导致焊接性差的原因之一。应 购买符合标准的阳极锡条并直接使用， 尽量不要二次加工。若必须进 行二次加工，则一定要将熔锡炉和模具清洗干净。(2) 对基体材料为 H62、HPb59-1等黄铜类零件而言，中间镀层是影响其焊接性能的主要因素。电镀锡之前，应镀2.5 pm厚 以上的紫铜为底层。(3) 镀锡层厚度为5 w m时的焊接性明显优于厚度为 2 pm的锡镀层，镀锡后有焊接要求的零件，镀锡层厚度在5 wm以上较好。因此，锡镀层厚度也是影响焊接性的主要因素。(4) 中和与否对焊接性的影响较小，可以认为中和是影响焊接性的次要因素。(5) 贮存时间在3 个月内， 对焊接性的影响不明显。 因此贮存时间是影响焊接性的次要因素。 编辑：周新莉
