cinMCín je kov provázející lidstvo již od starověku. Je měkký a tažný, což jej předurčilo k různým způsobům použití. Odlévaly se z něj různé nádoby, svícny, liturgické potřeby a podobně. Používal se také k výrobě talířů, konvic, pohárů a jiného nádobí.

 

Za normálních podmínek je na vzduchu i ve vodě stálý. V českých zemích je jako naleziště cínové rudy znám například Cínovec. Současná spotřeba cínu v hlavních oblastech použití je znázorněna na obr. 1.

spotreba cinuV
Obr. 1: Světová spotřeba cínu v tunách, zdroj ITRI


Platí přitom, že v Evropě a Americe se cín využívá především pro povlaky, zatímco v Asii dominuje použití pro pájecí procesy.

Galvanické vylučování cínu
Galvanický povlak cínu je možné získat ze silně alkalických, silně a slabě kyselých elektrolytů. Z alkalických roztoků se cín vylučuje ze své čtyřvalentní formy, z kyselých nebo silně kyselých elektrolytů se cín vylučuje z formy dvouvalentní. Galvanické vylučování cínu z alkalických roztoků je v současné době málo významné. Důvodem je, že pro vylučování
z čtyřvalentní formy je ve srovnání s dvouvalentní formou potřebné dvojnásobné množství elektrické energie, a alkalické elektrolyty jsou provozovány při vyšší teplotě. To dále spotřebu energie zvyšuje. Další předností vylučování cínu z kyselých elektrolytů je, že procesy mají téměř 100 % proudový výtěžek.

* * * * *
„Aktuální celosvětové zásoby jsou na úrovni asi 6 mil. tun. Vzhledem ke spotřebě je nutná jeho recyklace, a to nejen z ekologických důvodů, ale také z důvodu relativně malých celosvětových zdrojů. Dnes se recykluje ve světe více než 96 % použitého cínovaného plechu.“
* * * * *

Důležitým použitím cínu je výroba obalového cínovaného plechu. Hlavní funkcí cínu je zde korozní ochrana. Dříve se obalový plech cínoval žárově, nyní je tento postup nahrazen galvanickým vylučováním cínu. Postačující je ochranná vrstva 0,3 μm cínu (cca 2 g/m²). Sloučeniny cínu jsou méně jedovaté, ale poškození cínové vrstvy vytváří lokální článek, díky němuž koroduje nejdříve méně ušlechtilé železo a vznikají nezávadné soli železa. Vnitřní strany plechovek lze navíc chránit lakováním nebo foliováním.
Cínovaný plech se hlavně využívá pro plechovky pro potraviny nebo krmiva pro zvířata, balení chemickotechnických výrobků a obaly sprejů, zátky a uzávěry a nápojové plechovky.
Důležité je také použití cínu pro všechny typy elektrických nebo elektronických dílů buď jako kovový rezist při výrobě desek plošných spojů, nebo cín tvoří povrch při měkkém pájení. V prvním případě tvoří cín ochranu pod ním ležící mědi během procesu leptání, ve druhém případě zajišťuje pájitelnosti dílů. Povrch není pájitelný pouhou přítomností cínové vrstvy. Cín zabraňuje oxidaci podkladové vrstvy a zajišťuje dobrou smáčivost spojovaných povrchů. To je základní podmínkou pro měkké pájení.

Typy cínovacích lázní
Galvanicky vyloučené povlaky cínu mohou být matné, pololesklé i lesklé. Každá forma má své výhody i nevýhody. Určující pro volbu je následné použití cínovaných dílů. Nejčastěji se používají lázně vylučující matné a lesklé cínové povlaky.

obr2a obr2b obr2c
Obr. 2a: Různé formy cínu galvanicky vyloučeného ze síranové lázně – bez přísad Obr. 2b: – s přísadou pro zjemnění zrna Obr. 2c: – s přísadami pro zjemnění zrna a lesk

 

Oba systémy cínovacích lázní (matný a lesklý) lze provozovat buď na bázi kyseliny sírové nebo kyseliny metansulfonové.

Přednosti a nedostatky matného cínu
Přednosti Nedostatky

• malé spoluvylučování organických přísad

• malé spoluvylučování organických přísad

• jednoduché vedení lázně

• malá citlivost vůči stoupající teplotě elektrolytu

• dobrá pájitelnost, také po delším skladování

• malá tvorba whiskerů

• citlivost vůči otiskům prstů

• citlivost vůči otiskům prstů

• povrch je drsnější než u lesklého cínu

• povrch není dekorativní

• nízká tvrdost povrchu

 

Přednosti a nedostatky lesklého cínu
Přednosti Nedostatky

• necitlivost vůči otiskům prstů

• necitlivost vůči otiskům prstů

• příjemný, dekorativní povrch

• ve srovnání s matným cínem vyšší tvrdost

• menší slepování při bubnovém pokovení

• vyšší spoluvylučování organických přísad

• vyšší spoluvylučování organických přísad

• pájitelnost může být snížena, pokud elektrolyt není pečlivě kontrolován

• vzhledem ke spotřebě organických přísad jsou nutné vyšší náklady na provoz lázně

• větší sklon ke růstu whiskerů

 

Růst whiskerů
Whiskery jsou jehlicovité krystaly o průměru několik mikrometrů, jejichž délka může být i více milimetrů. Nejznámější – nejčastější jsou cínové whiskery. Dalšími kovy, které jsou rovněž náchylné k růstu whiskerů, jsou zinek nebo kadmium. Whiskery mohou vznikat kdykoliv během skladování. Nesmí se zaměňovat s dendrity, které mohou vznikat již při pokovení.
Informace o růstu whiskerů na povlacích byly zveřejněny již v letech 1940/50. Současně bylo také nalezeno vhodné protiopatření – spoluvylučování olova. Lázně cín-olovo tvořily po desetiletí standard pro elektronické součástky. Z důvodu celosvětového zákazu olova z důvodu toxicity ale bylo nutné hledání alternativ. Proto byly vyvinuty nové elektrolyty pro vylučování slitin cínu:
• cín-bismut • cín-stříbro
• cín-měď • cín-nikl
Nejlepší výsledky jsou dosahovány se slitinou cín-stříbro. Slitinové povlaky vyloučené z tohto elektrolytu jsou již více let provozovány a zatím nebyl pozorován žádný růst whiskerů.

obr3a obr3b
Obr. 3: Příklady whiskerů

 

Závěr
Cín je kov všestranně použitelný a vlastnosti galvanických vrstev cínu a jeho slitin lze snadno ovlivnit (barva, lesk, tvrdost, pájitelnost,…). Výrobky obsahující cín jsou součástí každodenního života (např. balení potravin a elektronika). Aktuální celosvětové zásoby jsou asi na úrovni 6 mil. tun. Vzhledem ke spotřebě je nutná jeho recyklace, a to nejen z ekologických důvodů, ale také z důvodu relativně malých celosvětových zdrojů. Dnes se recykluje ve světe více než 96 % použitého cínovaného plechu.

TEXT/FOTO Ing. Petr Goliáš, Ing. Vladislav Vomáčka, Schlőtter Galvanotechnik