CN104195607A - 锡铜双层电镀钢板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锡铜双层电镀钢板的制造方法，技术方案包括将冷轧薄钢板先除锈、洗净、用稀酸活化后先在表面化学浸镍，再依次电镀铜、电镀锡，然后进行软熔、淬水、苏打清洗、铬酸盐阴极钝化、清洗、吹干后得成品。本发明工艺简单，生产成本低、制造的锡铜双层电镀钢板具有优异的焊接性能和耐蚀性能。

Description

锡铜双层电镀钢板的制造方法

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，具体的说是一种锡铜双层电镀钢板的制造方法。

背景技术

由于锡无毒，对人体没有危害，所以人们用镀锡板制作食品罐和饮料罐，最早的镀锡板是采用热镀锡的方法，即将锡用高温熔化后再将熔融的锡涂覆于钢板表面，用这种方法制作的镀锡板由于锡层较厚，而且均匀性较差，所以成本很高。随着科学技术的进步，人们后来采用电镀的方法将锡层通过电沉积的方法沉积到钢板的表面，电镀锡板的锡层均匀，镀锡层的厚度与热镀锡相比大幅减薄，其成本也大幅降低，但随着用户对成本要求越来越高，镀锡板的厚度减薄和镀锡层厚度降低成必然趋势。因锡是一种较贵的金属，所以降低镀锡层厚度对降低镀锡板的生产成本尤为重要，另一方面，镀锡层减薄后镀锡板的耐腐蚀性能必然会下降，为了保证镀锡板的耐腐蚀性能，必须采取相应的措施来提高其耐腐蚀性能。

在此之前，人们已发明了很多节省贵金属锡、提高钢板耐腐蚀性能的食品饮料罐用钢板的表面处理方法，其中最有代表性的有柳长福等发明的锌锡双层电镀钢板的制造方法(中国专利号为ZL.201110115544.9)，这种锌锡双层电镀钢板虽然也能代替纯锡电镀钢板，节省锡资源，但这种锌锡双层电镀钢板在用于食品饮料包装材料时存在两个问题，一是镀锌层焊接性能不是很好，因镀锡板的用途主要是制作食品饮料罐和高压气雾罐等金属包装材料，这些食品饮料罐和高压气雾罐等金属包装材料在制罐过程中都要进行焊接，随着罐体密封性要求的提高，钢板的焊接性能也需要进一步提高。二是锌镀层在进行软熔过程中如果温度过高会造成镀锌层“粉化”而影响钢板的加工性能和耐腐蚀性能。

因此，研究人员希望获得各项性能更加优异，可靠性好、生产成本更低的电镀钢板。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、焊接性能、加工性能及耐蚀性能等各项性能优异、生产成本低的锡铜双层电镀钢板的制造方法。

本发明锡铜双层电镀钢板的制造方法，包括以下步骤：

1)将冷轧薄钢板先除锈、洗净、用稀酸活化，先在含镍溶液中浸镍，浸镍溶液的配方组成为：硫酸镍(NiSO₄·6H₂O))：30g/L,次磷酸钠(NaH₂PO₂·H₂O)：10g/L,醋酸钠(NaAc·3H₂O)10g/L,pH值：4～6；

2)将浸完镍后的钢板用水洗净，再在浸镍钢板表面电镀铜，电镀铜溶液的配方组成为：焦磷酸铜(Cu₂P₂O₇)：65～105g/L，焦磷酸钾(K₄P₂O_7..3H₂O)：230～370g/L，氨水：2～5mL/L，DK-105光亮剂1～3mL/L，P_比(P₂O₇ ^4-/C_u ²⁺):6.4～7.0，pH值8.6～9.0；

3)将镀完铜后的钢板表面用水清净，然后进行电镀锡，镀锡溶液的配方组成为：氟硼酸亚锡(Sn(BF₄)₂)190～210g/L，游离氟硼酸HBF₄100～200g/L，明胶5～6g/L，β-萘酚0.9～1.1g/L；

4)将镀完锡后钢板表面用水洗净，然后用电阻软熔炉对锡铜双层电镀钢板进行软熔、淬水、苏打清洗、铬酸盐阴极钝化、清洗、吹干后得成品。

所述步骤1)中，浸镍溶液的温度90℃。

所述步骤2)中，电镀铜的温度为：50～60℃，阴极电流密度：2～8安/平方分米，阳极：无氧电解铜板。

所述步骤1)中，浸镍量为30～50mg/m²，所述步骤2)中，镀铜量：1.0～2.5g/m²。

所述步骤3)中，电镀锡溶液的温度为25～35℃，阴极电流密度3～12A/dm²，阳极：纯锡。

所述步骤3)中，镀锡量：1～4g/m²。

由于镍的耐腐蚀性能好，所以先在钢板表面浸一层30～50mg/m²的镍，以提高钢板的耐腐蚀性能，而铜和锡一样无毒，而且耐腐蚀性能较好，且铜镀层与钢基和上面的锡镀层的结合力都很好，且铜资源比锡资源丰富、价格低，因此采用锡铜双层电镀钢板替代纯锡层电镀钢板既可保证镀层的耐腐蚀性能，又能节省贵金属锡资源。所谓锡铜双层电镀钢板就是先在冷轧薄钢板上先浸上一层镍，再在浸镍钢板表面电镀一层铜，然后在电镀铜的钢板表面电镀一层锡，这样生产的镍铜锡三层电镀钢板与纯镀锡板相比既能保证钢板的耐腐蚀性能，其成本也会大幅降低，下层的浸镍层和中层镀铜层能提高钢板的耐腐蚀性能，上层的镀锡层除了增加钢板的耐蚀性外还能保证钢板具有漂亮的外观和无毒环保的商品特性。并且，发明人进一步发现，在锡镀层和浸镍钢板之间电镀铜镀层较电镀锌而言，能使钢板获得更好的焊接性能和加工性能，制造罐类产品成品时，能提高罐体密封的可靠性，满足进一步加工生产的要求。

具体实施方式

实施例1

将规格为150×100×0.18mm的极薄冷轧薄钢板先除锈、洗净、用稀酸活化，先在含镍溶液中浸镍，浸镍溶液的配方组成为：硫酸镍(NiSO₄·6H₂O))：30g/L,次磷酸钠(NaH₂PO₂·H₂O)：10g/L,醋酸钠(NaAc·3H₂O)10g/L,pH值：4～6，温度：90℃，浸镍量30～50mg/m²，然后用水清洗；

再在表面电镀铜，电镀铜溶液的配方组成为：焦磷酸铜(Cu₂P₂O₇)：65g/L，焦磷酸钾(K₄P₂O_7..3H₂O)：230g/L，氨水：2mL/L，DK-105光亮剂1mL/L，P_比(P₂O₇ ^4-/C_u ²⁺):6.40～7.0，pH值8.6～9.0，温度：50℃，阴极电流密度：3安/平方分米，阳极：无氧电解铜板，镀铜量：1.0克/平方米，用水将镀完铜后的薄钢板表面清洗干净，立即放进电镀锡槽进行镀锡，镀锡溶液的配方组成为：氟硼酸亚锡(Sn(BF₄)₂)210g/L，氟硼酸(游离)HBF₄100g/L，明胶5g/L，β-萘酚0.9g/L，阳极采用纯锡，镀液工作温度25℃，阴极电流密度12A/dm²，镀锡量：2g/m²，镀完锡后用水将试样洗净，然后用电阻软熔炉对锡铜双层电镀钢板进行软熔、淬水、苏打清洗、铬酸盐阴极钝化、清洗、吹干即得成品。这样镀出的锡铜双层电镀钢板与相同厚度的纯锡层电镀钢板相比其耐腐蚀性能和焊接加工性能相当，而生产成本则与相同厚度的镀锡板大幅降低。

实施例2

将规格为150×100×0.25mm的极薄冷轧薄钢板先除锈、洗净、用稀酸活化，先在含镍溶液中浸镍，浸镍溶液的配方组成为：硫酸镍(NiSO₄·6H₂O))：30g/L,次磷酸钠(NaH₂PO₂·H₂O)：10g/L,醋酸钠(NaAc·3H₂O)10g/L,pH值：4～6，温度：90℃，浸镍量30～50mg/m²，然后用水清洗；

再在表面电镀铜，电镀铜溶液的配方组成为：焦磷酸铜(Cu₂P₂O₇)：95g/L，焦磷酸钾(K₄P₂O_7..3H₂O)：280g/L，氨水：3mL/L，DK-105光亮剂2mL/L，P_比(P₂O₇ ^4-/C_u ²⁺):6.4～7.0，pH值8.6～9.0，温度：55℃，阴极电流密度：8安/平方分米，阳极：无氧电解铜板，镀铜量：1.5克/平方米，用水将镀完铜后的薄钢板表面清洗干净，立即放进电镀锡槽进行镀锡，镀锡溶液的配方组成为：氟硼酸亚锡(Sn(BF₄)₂)190g/L，氟硼酸(游离)HBF₄200g/L，明胶6g/L，β-萘酚1.0g/L，阳极采用纯锡，镀液工作温度30℃，阴极电流密度6A/dm²，镀锡量：4g/m²，镀完锡后用水将试样洗净，然后用电阻软熔炉对锡铜双层电镀钢板进行软熔、淬水、苏打清洗、铬酸盐阴极钝化、清洗、吹干即得成品。这样镀出的锡铜双层电镀钢板与相同厚度的纯锡层电镀钢板相比其耐腐蚀性能和焊接加工性能相当，而生产成本则与相同厚度的镀锡板大幅降低。

实施例3

将规格为150×100×0.3mm的极薄冷轧薄钢板先除锈、洗净、用稀酸活化，先在含镍溶液中浸镍，浸镍溶液的配方组成为：硫酸镍(NiSO₄·6H₂O))：30g/L,次磷酸钠(NaH₂PO₂·H₂O)：10g/L,醋酸钠(NaAc·3H₂O)10g/L,pH值：4～6，温度：90℃，浸镍量30～50mg/m²，然后用水清洗；

再在表面电镀铜，电镀铜溶液的配方组成为：焦磷酸铜(Cu₂P₂O₇)105g/L，焦磷酸钾(K₄P₂O_7..3H₂O)：370g/L，氨水：5mL/L，DK-105光亮剂3mL/L，P_比(P₂O₇ ^4-/C_u ²⁺):6.4～7.0，pH值8.6～9.0，温度：60℃，阴极电流密度：7安/平方分米，阳极：无氧电解铜板，镀铜量：2.5克/平方米，用水将镀完铜后的薄钢板表面清洗干净，立即放进电镀锡槽进行镀锡，镀锡溶液的配方组成为：氟硼酸亚锡(Sn(BF₄)₂)210g/L，氟硼酸(游离)HBF₄200g/L，明胶6g/L，β-萘酚1.1g/L，阳极采用纯锡，镀液工作温度40℃，阴极电流密度3/dm²，镀锡量：3g/m²，镀完锡后用水将试样洗净，然后用电阻软熔炉对锡铜双层电镀钢板进行软熔、淬水、苏打清洗、铬酸盐阴极钝化、清洗、吹干即得成品。这样镀出的锡铜双层电镀钢板与相同厚度的纯锡层电镀钢板相比其耐腐蚀性能和焊接加工性能相当，而生产成本则与相同厚度的镀锡板大幅降低。

实施例4

将规格为150×100×0.5mm的极薄冷轧薄钢板先除锈、洗净、用稀酸活化，先在含镍溶液中浸镍，浸镍溶液的配方组成为：硫酸镍(NiSO₄·6H₂O))：30g/L,次磷酸钠(NaH₂PO₂·H₂O)：10g/L,醋酸钠(NaAc·3H₂O)10g/L,pH值：4～6，温度：90℃，浸镍量30～50mg/m²，然后用水清洗；

再在表面电镀铜，电镀铜溶液的配方组成为：焦磷酸铜(Cu₂P₂O₇)：85g/L，焦磷酸钾(K₄P₂O_7..3H₂O)：300g/L，氨水：4mL/L，DK-105光亮剂2mL/L，P_比(P₂O₇ ^4-/C_u ²⁺):6.4～7.0，pH值8.6～9.0，温度：52℃，阴极电流密度：2安/平方分米，阳极：无氧电解铜板，镀铜量：2.0克/平方米，用水将镀完铜后的薄钢板表面清洗干净，立即放进电镀锡槽进行镀锡，镀锡溶液的配方组成为：氟硼酸亚锡(Sn(BF₄)₂)195g/L，氟硼酸(游离)HBF₄150g/L，明胶5g/L，β-萘酚1.0g/L，阳极采用纯锡，镀液工作温度35℃，阴极电流密度9A/dm²，镀锡量：5g/m²，镀完锡后用水将试样洗净，然后用电阻软熔炉对锡铜双层电镀钢板进行软熔、淬水、苏打清洗、铬酸盐阴极钝化、清洗、吹干即得成品。这样镀出的锡铜双层电镀钢板与相同厚度的纯锡层电镀钢板相比其耐腐蚀性能和焊接加工性能相当，而生产成本则与相同厚度的镀锡板大幅降低。

比较例：

采用优质低碳冷轧钢板，试样尺寸150×100×0.25，制备步骤如下：

1)钢板先酸洗、除锈、脱脂、用水洗净；

2)再将钢板用重量百分比为10％的稀H₂SO₄活化；

3)将活化后的钢板送入电镀槽镀锌，该镀锌溶液的组成为：硫酸锌475g/L，硫酸铝28g/L,明矾45g/L，pH值3.8，温度：室温，阴极电流密度3A/dm²，比较例1、2、3、4所对应的镀锌量分别为1.0g/m²；1.5g/m²；2.5g/m²；2.0g/m²；

4)将镀完锌的钢板表面用水清洗干净，立即放入电镀槽进行镀锡，镀锡溶液组成为：氟硼酸亚锡(Sn(BF₄)₂)190g/L，游离氟硼酸HBF₄150g/L，明胶6g/L，β-萘酚0.9g/L；镀液工作温度25℃，阴极电流密度10A/dm²，比较例1、2、3、4所对应的镀锡量分别为：2.0g/m²；4.0g/m²；3.0g/m²；5.0g/m²；

5)然后镀没锡后的钢板用水清洗干净，然后用电阻软熔炉对镀锡板进行软熔、淬水、苏打清洗、铬酸盐阴极钝化、清洗吹干即得成品。

本发明与比较例性能对比：

耐盐雾腐蚀性能

1％NaCl盐雾试验5小时后两种钢板的腐蚀面积对比见表1

表1

从表1可以看出，本发明和比较例相比，当镀层厚度相同时，本发明的试样盐雾试验后的腐蚀面积均比对应的比较例小，说明本发明的锡铜双层电镀钢板的耐腐蚀性能比锡锌双层电镀钢板好。

焊接性能比较

将制备的上述镀层钢板试样采用电阻焊接法焊接成罐筒，将焊好的镀层钢板的焊缝线两边先用剪刀剪开一个小口，再用钢丝钳夹住焊缝顺着罐筒将焊缝与钢板拉开，如果焊缝被拉断说明焊接不良，如果焊缝沿钢板完整拉开没有断裂现象说明焊接性能很好，本发明的试样和对比样各4个，试验结果本发明4个试样的焊缝拉开后均没有断裂，而比较样4个试样的焊缝拉开后有一个断裂，说明本发明镀层钢板的焊接性能优于比较例镀层钢板的焊接性能。

Claims (6)

1.一种锡铜双层电镀钢板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将冷轧薄钢板先除锈、洗净、用稀酸活化，先在含镍溶液中浸镍，浸镍溶液的配方组成为：硫酸镍(NiSO₄·6H₂O))：30g/L,次磷酸钠(NaH₂PO₂·H₂O)：10g/L,醋酸钠(NaAc·3H₂O)10g/L,pH值：4～6；

2)将浸完镍的钢板表面用水冲洗，再在浸镍后的钢板表面电镀铜，电镀铜溶液的配方组成为：焦磷酸铜(Cu₂P₂O₇)：65～105g/L，焦磷酸钾(K₄P₂O_7..3H₂O)：230～370g/L，氨水：2～5mL/L，DK-105光亮剂1～3mL/L，P_比(P₂O₇ ^4-/C_u ²⁺):6.4～7.0，pH值8.6～9.0；

3)将镀完铜后的钢板表面用水清净，然后进行电镀锡，镀锡溶液的配方组成为：氟硼酸亚锡(Sn(BF₄)₂)190～210g/L，游离氟硼酸HBF₄100～200g/L，明胶5～6g/L，β-萘酚0.9～1.1g/L；

4)将镀完锡后钢板表面用水洗净，然后用电阻软熔炉对锡铜双层电镀钢板进行软熔、淬水、苏打清洗、铬酸盐阴极钝化、清洗、吹干后得成品。

2.如权利要求1所述的锡铜双层电镀钢板的制造方法，其特征在于，所述步骤1)中，浸镍溶液温度为90℃。

3.如权利要求1所述的锡铜双层电镀钢板的制造方法，其特征在于，步骤2)中，电镀铜的温度为：50～60℃，阴极电流密度：2～8安/平方分米，阳极：无氧电解铜板。

4.如权利要求1-3任一项所述的锡铜双层电镀钢板的制造方法，其特征在于，所述步骤1)中钢板表面的浸镍量为30～50mg/m²。所述步骤2)中，镀铜量：1.0～2.5g/m²。

5.如权利要求1所述的锡铜双层电镀钢板的制造方法，其特征在于，所述步骤3)中，电镀锡的温度为25～35℃，阴极电流密度3～12A/dm²，阳极：纯锡。

6.如权利要求1或5所述的锡铜双层电镀钢板的制造方法，其特征在于，所述步骤3)中，镀锡量：1～4g/m²。