CN102808202A - 用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种塑性变形优异的镀锡板镀层制造方法。一种用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，步骤如下：钢板基体表面粗糙度处理，配置镀液，钢板镀前活化，电镀，镀后处理；所述镀后处理为：镀完锡后的钢板浸入温度在43℃~47℃纯水中，随后用温度在43℃~47℃纯水进行冲洗，再将冲洗后镀锡板表面的水迹挤干，最后用热风烘干板面；得到的镀锡板由铁基体和附于铁基体上的镀层组成，从铁基体至表面分为三层，依次为铁基体(1)、锡层(6)和氧化膜层(7)。本发明在镀后处理时采用清水处理代替化学钝化处理，有突出的环保性；采用本发明制得的镀锡板制罐，其塑性变形量达到70%时不发生罐体局部断裂和镀层表面剥落现象。

Description

用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法
技术领域
本发明涉及一种塑性变形优异的镀锡板镀层制造方法，适用于制罐过程中大塑性变形的镀锡板生产，特别是超深冲变形的易拉罐用镀锡板的生产。
背景技术
镀锡板，俗称马口铁，是在薄带钢表面上镀锡而成的产品。镀锡板基体为低碳铝镇静钢，具有良好的冲压变形加工能力，表面镀层锡具有金属光泽，耐蚀性能优良，且对人体无害，因此，镀锡板被广泛应用于制造食品饮料罐。为了进一步提高镀锡板耐蚀性，适应罐体内容物，先将镀锡后的带钢加热至锡熔点附近的温度，进行软熔处理，在锡层和基体结合部形成一层耐蚀性优良的锡铁合金层，随后用重铬酸钠溶液对软熔处理后的镀锡板进行化学钝化或者电化学处理，形成一层致密的钝化膜。经上述工艺得到的镀锡板从基体至表面分为四层，依次为铁基体1、锡铁合金层2（FeSn2)、锡层3和钝化膜层4，如图1所示，其中锡铁合金层2的含量为（0.2~1.5）g/m2，锡层3中的锡量为（1.1~15.6）g/m2，钝化膜层4中的Cr含量为（2~13）g/m2。上述方法得到的镀锡板，其锡铁合金层2（FeSn2)的作用一方面是为了提升镀锡板的抗腐蚀性能，另一方面是提升锡层和基板的结合力；而钝化膜层4的作用则主要是提升镀锡板的抗腐蚀性。在提升镀锡板的抗腐蚀性能方面，无论是锡铁合金层还是钝化膜层，其根本机理在于锡铁合金层和钝化膜高度致密，有锡铁合金层和钝化膜存在的镀锡板表面孔隙率极低，在10mg/dm2以下，具有良好的耐蚀性。但上述镀层结构的镀锡板仅适用于制罐过程塑性变形量小于5%的三片罐制造，在应用于塑性变形量远大于5%的冲压制罐时会发生断罐和表层剥落现象，因此无法有效利用塑性变形减薄罐体达到减轻罐体的低成本目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，该方法在镀后处理时采用清水处理代替化学钝化处理，有突出的环保性；并且采用本方法制得的镀锡板制罐，其塑性变形量达到70%时不发生罐体局部断裂和镀层表面剥落现象。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，步骤如下：
钢板基体的表面粗糙度处理，配置镀液，钢板镀前活化，电镀，镀后处理；
所述镀后处理为：镀完锡后的钢板浸入温度在43℃~47℃的纯水中，随后用温度在43℃~47℃的纯水进行冲洗，再将冲洗后镀锡板表面的水迹挤干，最后用热风烘干板面；
得到的镀锡板由铁基体和附于铁基体上的镀层组成，从铁基体至表面分为三层，依次为铁基体、锡层和氧化膜层。
所述烘干带钢的热风温度控制在83℃~115℃。
所述镀液的参数为：硫酸亚锡浓度为（28±3）g/l，苯磺酸浓度为（16±3）g/l，α-萘酚磺酸聚氧乙烯醚浓度（3±0.5）g/l，α-萘酚聚氧乙烯醚浓度5±0.5g/l，镀液温度为43℃～60℃。
所述钢板镀前活化时间控制为0.9秒至1.2秒之间。
所述电镀中以钢板为阴极，用15～20A/dm2的电流密度在其上下表面同时镀上锡。
所述钢板基体的表面粗糙度参数为：表面粗糙度Ra在0.7~1.1μm，粗糙度峰值数PPI在140~260，屈服强度控制在260MPa~340MPa。
所述钢板基体厚度在宽度方向的波动范围在1.8%以下。
所述锡层的锡含量上表面为（1.8~2.8）g/m2、下表面为（2.8~4.0）g/m2，所述氧化膜层的量用电量还原法测量值为（1.75~1.15）mc/cm2。
本发明通过对常规电镀工艺的改进，特别是通过镀后处理工艺后得到镀锡板的新镀层结构，该镀层结构为从铁基体至表面分为三层，依次为铁基体、锡层和氧化膜层。
本发明是按照常规电镀工艺将设定量的锡镀在退火平整基板上，镀完锡的带钢不进行软熔工艺处理，直接进入到水温为45±2℃的淬水槽淬水处理，随后用水温为45±2℃的清水冲洗，挤干后用83℃~115℃的热风干燥表面水迹。
本发明中的镀锡板镀层中没有锡铁合金层和表面钝化层，为得到与常规镀锡板同样的孔隙率，并且锡层与板面的结合力满足大塑性变形制罐的要求。本发明将电镀过程中的电流密度设定在15－20A/dm2，是为了得到致密的锡层；为了提升锡层与板面的结合力，镀前退火平整基板板面粗糙度Ra控制在0.7~1.1μm，粗糙度峰值数PPI控制在140~260，增加锡层和基板的接触面积，同时电镀前基板在电镀槽内的镀液中浸泡活化的时间控制在0.9秒至1.2秒。
由于大塑性变形制罐过程中产生的断罐还跟基板的厚度均匀性和屈服强度相关，因此上述镀锡板采用的退火平整基板其厚度在宽度方向的波动范围控制在目标厚度1.8%以下，屈服强度控制在260MPa~340MPa。
本发明用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法的有益效果是：
利用本发明制造方法制得的镀锡板制罐，其变形量可以达到70%时不发生罐体局部断裂和镀层表面剥落现象，在同等容积罐体制造上，可以节约40%以上的镀锡板，大大节约了罐体成本；同时，由于在制造本发明中的镀锡板时，不使用软熔处理，节约电能，特别是采用清水处理代替化学钝化处理，有突出的环保性。
附图说明
图1为现有技术的镀锡板板面镀层结构；
图2为本发明用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法制成的塑性变形优异的镀锡板板面镀层结构。
图中：1铁基体，2锡铁合金层（FeSn2)，3锡层，4钝化膜层；6锡层，7氧化膜层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
一种用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，步骤如下：
钢板基体的表面粗糙度处理，配置镀液，钢板镀前活化，电镀，镀后处理；得到的镀锡板由铁基体和附于铁基体上的镀层组成，从铁基体至表面分为三层，依次为铁基体1、锡层6和氧化膜层7，参见图2。
用于下述实施例的退火平整基板、电镀工艺条件如下：
退火平整基板要求：
    表面粗糙度Ra控制在0.7~1.1μm；
    粗糙度峰值数PPI控制在140~260；
    屈服强度控制在260MPa~340MPa；
    厚度在宽度方向的波动范围控制在目标厚度1.8%以下；
电镀液参数要求：
硫酸亚锡浓度28±3g/l，
苯酚磺酸浓度16±3g/l，
α-萘酚磺酸聚氧乙烯醚浓度3±0.5g/l，
α-萘酚聚氧乙烯醚浓度5±0.5g/l；
镀液温度控制范围43℃～60℃。
实施例1
塑性变形优异的镀锡板通过下列步骤顺序处理得到：
使用厚度为0.22mm的上述退火平整基板在上述镀液中浸0.9秒，随即将基板作为阴极在上下表面分别设定目标为2g/m2和3g/m2的锡量，采用15A/dm2的电流密度进行电镀，镀锡后浸入43℃的纯水中0.3秒，随后用常温纯水冲洗，挤干带钢表面的水迹后用83℃的热风干燥带钢表面。经上述处理后的镀锡板上下表面镀锡量分别为1.8g/m2、2.8g/m2，表面氧化膜的厚度经电量还原法测量为1.15mc/cm2。
实施例2
塑性变形优异的镀锡板通过下列步骤顺序处理得到:使用厚度为0.22mm的上述退火平整基板在上述镀液中浸1.1秒，随即将基板作为阴极在上下表面分别设定目标为2g/m2和3g/m2的锡量，采用20A/dm2的电流密度进行电镀，镀锡后浸入47℃的纯水中0.4秒，随后用常温纯水冲洗，挤干带钢表面的水迹后用115℃的热风干燥带钢表面。经上述处理后的镀锡板上下表面镀锡量分别为2.8g/m2、4.0g/m2，表面氧化膜的厚度经电量还原法测量为1.75mc/cm2。
实施例3
塑性变形优异的镀锡板通过下列步骤顺序处理得到:使用厚度为0.22mm的上述退火平整基板在上述镀液中浸1.1秒，随即将基板作为阴极在上下表面分别设定目标为2g/m2和3g/m2的锡量，采用17.5A/dm2的电流密度进行电镀，镀锡后浸入47℃的纯水中0.3秒，随后用常温纯水冲洗，挤干带钢表面的水迹后用100℃的热风干燥带钢表面。经上述处理后的镀锡板上下表面镀锡量分别为2.08g/m2、3.24g/m2，表面氧化膜的厚度经电量还原法测量为1.58mc/cm2。
实施例4
塑性变形优异的镀锡板通过下列步骤顺序处理得到:使用厚度为0.22mm的上述退火平整基板在上述镀液中浸1.0秒，随即将基板作为阴极在上下表面分别设定目标为2g/m2和3g/m2的锡量，采用17.5A/dm2的电流密度进行电镀，镀锡后浸入45℃的纯水中0.4秒，随后用常温纯水冲洗，挤干带钢表面的水迹后用100℃的热风干燥带钢表面。经上述处理后的镀锡板上下表面镀锡量分别为2.11g/m2、3.17g/m2，表面氧化膜的厚度经电量还原法测量为1.32mc/cm2。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，步骤如下：
钢板基体的表面粗糙度处理，配置镀液，钢板镀前活化，电镀，镀后处理；
其特征是：所述镀后处理为：镀完锡后的钢板浸入温度在43℃~47℃的纯水中，随后用温度在43℃~47℃的纯水进行冲洗，再将冲洗后镀锡板表面的水迹挤干，最后用热风烘干板面；
得到的镀锡板由铁基体和附于铁基体上的镀层组成，从铁基体至表面分为三层，依次为铁基体、锡层和氧化膜层。
2.根据权利要求1所述的用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，其特征是：所述烘干带钢的热风温度控制在83℃~115℃。
3.根据权利要求1所述的用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，其特征是：所述镀液的参数为：硫酸亚锡浓度为（28±3）g/l，苯磺酸浓度为（16±3）g/l，α-萘酚磺酸聚氧乙烯醚浓度（3±0.5）g/l，α-萘酚聚氧乙烯醚浓度5±0.5g/l，镀液温度为43℃～60℃。
4.根据权利要求1所述的用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，其特征是：所述钢板镀前活化时间控制为0.9秒至1.2秒之间。
5.根据权利要求1所述的用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，其特征是：所述电镀中以钢板为阴极，用15～20A/dm2的电流密度在其上下表面同时镀上锡。
6.根据权利要求1所述的用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，其特征是：所述钢板基体的表面粗糙度参数为：表面粗糙度Ra在0.7~1.1μm，粗糙度峰值数PPI在140~260，屈服强度控制在260MPa~340MPa。
7.根据权利要求6所述的用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，其特征是：所述钢板基体厚度在宽度方向的波动范围在1.8%以下。
8.根据权利要求1所述的用于大塑性变形加工的镀锡板电涂工艺制造方法，其特征是：所述锡层的锡含量上表面为（1.8~2.8）g/m2、下表面为（2.8~4.0）g/m2，所述氧化膜层的量用电量还原法测量值为（1.75~1.15）mc/cm2。
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